【摘 要】
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铜基复合材料常作为导电材料而被广泛应用于接触导线、引线框架、电触头、焊接电极等结构功能器件。通常,使用工况要求铜基复合材料在具有高导电率的同时,仍需具有较好的力学性能,如高强度、高硬度、高耐磨性等。根据混合法则,提高复合材料中增强相的体积分数可有效提高复合材料力学性能,但其往往会造成导电率显著降低。因此,如何缓解强度和导电率的矛盾是陶瓷相增强铜基复合材料的难点之一,本文通过对Cu-Ti（TiH2）
【基金项目】
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国家自然科学基金项目No.U1502274,51631002和51501149； 陕西省重点研发计划项目No.2017ZDXM-GY-028；
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铜基复合材料常作为导电材料而被广泛应用于接触导线、引线框架、电触头、焊接电极等结构功能器件。通常,使用工况要求铜基复合材料在具有高导电率的同时,仍需具有较好的力学性能,如高强度、高硬度、高耐磨性等。根据混合法则,提高复合材料中增强相的体积分数可有效提高复合材料力学性能,但其往往会造成导电率显著降低。因此,如何缓解强度和导电率的矛盾是陶瓷相增强铜基复合材料的难点之一,本文通过对Cu-Ti（TiH2）-B体系进行全面探索,希望得到综合性能优良的铜基复合材料。本文首先对Cu-Ti（TiH2）-B体系不同球磨组合顺序进行了详细探索,并制备了几种组织和性能各异的TiB2p/Cu复合材料,讨论了复合材料的组织遗传性以及复合材料导电率的影响因素;随后采用一组特殊球磨组合顺序制备了(TiB2p-TiBw)/Cu复合材料,探究了增强相的原位反应过程及其团聚原因,并分析了混杂增强的优势;最后通过粉末热挤压和后处理探究得到两种控制TiB2颗粒和TiB晶须相对含量的新工艺。研究结果表明:（1）Cu-Ti（TiH2）-B体系不同球磨组合顺序的球磨状态分为两种,分别为大片状复合粉末和颗粒状复合粉末;球磨过程中B固溶到了Cu晶格中,而Ti没有发生固溶,且驱动B固溶的能量来自机械球磨过程;B粉在球磨过程中不仅起到了研磨细化作用,而且由于其在Cu晶格中的固溶才使复合粉末出现两种不同球磨状态。（2）片状复合粉末作为前驱体制备的TiB2p/Cu复合材料的导电率较高,颗粒状复合粉末作为前驱体制备的TiB2p/Cu复合材料的导电率相对较低;由于复合粉末的遗传性,复合材料中出现两种不同的增强相分布状态,但整体结构呈现宏观均匀,微观不均匀的结构状态;TiB2颗粒与铜基体界面结合良好,Cu（111）晶面与TiB2（100）晶面之间属于半共格关系。（3）通过机械合金化和热压烧结法相结合原位制备出(TiB2p-TiBw)/Cu复合材料;Cu-Ti-B粉末体系原位反应形成（TiB2-TiB）/Cu复合材料的过程:初始状态为Cu粉、Ti粉和B粉3种粉末颗粒以单质形式存在,随后Cu和Ti原始粉末在温度升至800℃后开始反应形成Cu3Ti中间相,在850℃时达到Cu3Ti中间相的熔点并在基体中形成液相微区,然后B原子扩散至该液相微区,在继续加热过程中原位析出硼化钛增强相。（4）通过控制反应前驱体粉末中Ti与B元素的摩尔百分比,可调节TiB2颗粒和TiB晶须的相对含量;随着生成物TiB晶须和TiB2颗粒含量的增多,复合材料的整体硬度呈上升趋势,整体导电率呈下降趋势;增强相中TiB晶须增强相对复合材料硬度提高贡献较大,TiB2颗粒增强相对复合材料导电率损害更小,混杂增强综合了两种单一复合粉末作为前驱体制备出的复合材料组织特征,同时又发挥了协同效应而将两种单一复合粉末作为前驱体制备出的复合材料的性能优势进行了结合,优化了复合材料的综合性能。（5）利用粉末热挤压结合后续烧结制备了TiB2颗粒和TiB晶须混杂增强的铜基复合材料;通过控制升温速率和不同温度快速升温烧结,可进一步调节和控制TiB2颗粒和TiB晶须相对含量。
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