佳木斯大学张云龙：La2O3掺杂Ti3SiC2/Cu复合材料的制备与性能

     2024年03月26日

《铜业工程》2024年第1期论文《La2O3掺杂Ti3SiC2/Cu复合材料的制备与性能》，由佳木斯大学材料科学与工程学院伊洪勇供稿。论文全部作者分别是：伊洪勇¹，陈忠文²，王俊青¹，张云龙¹，李成海¹，张瑞霞¹，潘佳琦¹，李文博¹，贾辰凡¹；作者单位分别是：1.佳木斯大学材料科学与工程学院；2. 中建材佳星玻璃（黑龙江）有限公司。

内容聚焦

铜合金作为热管理材料长期服役时，会出现冷-热循环条件下的结构性失效问题，本文将具有低膨胀系数的MAX相材料引入到铜合金中，来降低复合材料的热膨胀性。Ti3SiC2是一种兼具陶瓷和金属的优良特性的三元层状陶瓷材料，具有自润滑、高韧性、高导电性等特点。作为增强相，Ti3SiC2能够提高Cu基复合材料的摩擦性能，降低复合材料的热膨胀系数。La2O3具有较高的表面活性，在铜合金烧结过程中能够细化晶粒，提高烧结质量。通过观察分析不同La2O3掺杂下Ti3SiC2/Cu复合材料的XRD图谱（图1）发现：作为主晶相的Cu，在衍射角2θ为44.51°，50.53°和73.97°时分别出现衍射峰，对应晶面指数的（111），（200）和（220），这说明雾化铜粉烧结后具有面心立方结构（fcc）。此外还检测到La2O3相的存在，其主要衍射峰出现在27.84°和38.07°，对应的晶面指数为（002）和（012），对应的空间结构为六方晶系。当La2O3掺杂量较高时，晶面指数为（002）的衍射峰明显加强。

研究发现，利用热压烧结技术能够获得致密度较高的Ti3SiC2/Cu复合材料，相对密度均在98.5%以上。

当La2O3掺杂量为4%时，Ti3SiC2/Cu复合材料的显微硬度有所增加，能够实现Ti3SiC2/Cu复合材料的弥散强化。随着La2O3掺杂量增加，Ti3SiC2/Cu复合材料的摩擦因数呈现出先降低后增加的趋势。尤其是当La2O3掺杂量为4%时，Ti3SiC2/Cu复合材料的摩擦因数在0.11~0.14范围内。而La2O3掺杂量为2%时，复合材料的摩擦因数约在0.21~0.23范围内。当La2O3掺杂量为12%时，Ti3SiC2/Cu复合材料的摩擦因数在0.35~0.38范围内。