3.2.2 Al-TiO2-B4C-Cu系的反应机理分析 14

4 升温速率对DSC曲线的影响 18

5 增强相体积分数对反应生成物的影响 22

6 实验结论 23

致谢 24

参考文献 25

1 引言

铜及其合金不仅具有高比强度、比模量、良好的导热、导电性、耐磨性和高温力学性能以及低的热膨胀系数和高的尺寸稳定性等优异的综合性能[1] ，而且价格适中，所以铜及其合金作为导电、导热等功能材料在多领域用途十分广泛，是不可缺少的基础材料之一。相对于铜及其合金，铜基复合材料既继承了紫铜的优良导电性，又具有高的强度和优越的高温性能，在电工、电子、汽车制造和航空航天领域有着越来越广泛的应用[2]。随着科学技术的发展，铜基复合材料的导电性与其强度及高温性能难以兼顾，不能全面满足航天、航空、微电子等高技术迅速发展对其综合性能的要求[3-6]，所以研制更优异性能的铜基复合材料是发挥铜的优势、开拓铜的应用领域的一种行之有效的方法。国内外研究和开发了多种铜基复合材料，如石墨-TiC-Cu复合材料[7]、碳化铌增强Cu基复合材料[8]等。随着研究的进一步深入, 原位铜基复合材料的制备工艺不断完善, 增强体与铜基体界面不产生诸如气体吸附、氧化和其他不利的界面反应，能增强界面间的结合，提高材料的机械强度、硬度和耐磨性[9]，综合性能将逐步提高, 而生产成本则降低, 可望实现规模化工业生产, 成为集成电路引线框架、电子封装、支撑电极、电力机车架空导线[8]、航空航天微电子等高技术领域具有广阔的应用前景[11-12]等方面的优选材料。

1.1 铜基复合材料的增强体材料

铜中引入增强体可以提高铜材料的室温力学性能和高温力学性能，同时尽可能保留铜材料本身优异的导电性和导热性。因此，增强体材料首先必须在高温状态下具有良好的化学稳定性，在复合材料的制备与使用过程中结构和性能不发生明显变化[5]；其次要有良好的耐磨性、高的强度；此外还要有低膨胀系数，以及与铜基体之间具有很好的匹配性和界面浸润性。常见的增强体材料主要有纤维类增强体、晶须类增强体、颗粒类增强体等几类[13]。文献综述

1.2 铜基复合材料的增强机理

由于增强体的形态不同，因此对材料的增强效果和增强机理也不相同，可以分为弥散增强型、粒子增强型、长纤维增强型、短纤维和晶须增强型4种。

弥散增强复合材料是由尺寸为0.01～0.1μｍ、体积分数为1%～15%的弥散微粒与基体复合而成。复合材料中弥散分布的微粒能有效提高材料的强度。

粒子增强型粒子增强复合材料是由尺寸为1～50μｍ、体积分数为5%～50%的硬质颗粒与基体复合而成。在粒子增强复合材料中，粒子能够承担一部分载荷，但载荷主要由基体承担，通过粒子约束基体变形达到强化的目的，粒子阻止基体位错运动的能力越大，增强效果越好。

长纤维增强型复合材料中，几乎所有载荷都由高强度、高模量的纤维承受，基体只是作为传递和分散载荷的媒介，复合材料的强度主要取决于纤维的性能、基体的性能、纤维的体积分数，此外还与纤维／基体的界面结合强度有关[14]。

短纤维和晶须增强型复合材料中，基体与增强体紧密结合，纤维将限制基体的变形，于是在基体和增强体界面部分产生了剪应力，并通过剪应力将复合材料承受的载荷合理地分配在增强体和基体两种组分上[15]。增强体会受到比基体更大的拉应力，这就是短纤维和晶须能起到增强作用的原因。