机械活化Mo-Cu粉末的烧结

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.05.006 第18卷第5期 北京科技大学学报 Vol.18 No.5 1996年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1996 机械活化Mo-Cu粉末的烧结 李晓红)解子章)杨让)胡淑文2) )北京科技大学材料科学与工程系，北京1000832)北京科技大学实习工厂 摘要研究了Mo-Cu粉末，经机械活化处理后的组织、形态与液相烧结性能，合金组织的关系.实 验结果表明：一定时间活化处理，M0-Cu粉末形成机械合金化初期的层状组织，其压坯可在较低 温度液相烧结，合金相对密度大于99%，组织细小、均匀. 关键词Mo-Cu合金，机械活化，液相烧结 中图分类号TF124.83,TG115.27 随着科学技术发展对电子工业产品性能要求的提高和逐步大功率化，对相应的导热部 件不仅要求具有良好的导热性，同时，应具备合适的热膨胀系数.W-Cu和Mo-Cu材料被认 为是为数不多的能够满足这种要求的材料川.它在国外电子工业已经得到广泛应用. 目前含Cu量较高的W-Cu,Mo-Cu合金生产一般采用熔浸法，近年来不少学者也在尝 试采用改进的非熔浸方法制取此类合金.本文主要研究Mo-C粉末的机械活化及其液相烧 结性能与合金组织的关系 1原材料与实验方法 采用平均粒度2的纯钼粉加30%的电解铜粉，在自制球磨机中活化处理不同时间后， 取样研究粉木组纠.川l365MPa压力模压成形，尺】小12mm×5mm,压坯相对密度大于 65%,在氢气保护下的钼丝炉中不同温度烧结 100r I0min.借助SEM(英国剑桥S250MK3)进行粉 b2 末及烧结合金的组织观察与能谱(EDX)分析， 90 1-活化10h相对 密度 并测定了合金相对密度与硬度值 80 。,2-混合粉末相对 密度 2实验结果与分析 (%p 70 3-活化10h 图1为活化处理10h粉木压坯，在4个不同 50H 硬度(HRB 4-混合粉未硬度(HRB) 温度下烧结合金的相对密度(d与硬度(HRB) 4 值.图中同时给出了Mo-Cu混合粉未烧结的相 115012001250130013501400 烧结温度t/℃ 应值.由图可见，经机械活化处理的Mo-Cu粉 图1混合或机械活化10hM-30Cu粉末的 术压坯，可在较低液相烧结温度烧制合金，获得 相对密度和硬度 199511-03收稿第一作者男38岁博上

第 18 卷 第5期 1 9 9 6年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V 0 1 . 1 8 N O 一 5 o e t . 1 9 9 6 机械 活 化 M o 一 C u 粉末 的烧结 李晓红 `) 解子章 ` ) 杨 让 ’ ) 胡淑文 2 ) l) 北京科 技大学 材料科学 与 工 程系 , 北 京 10 0 0 8 3 2) 北京科技大学 实习 工 厂 摘要 研究 了 M任c u 粉末 , 经机 械活化处理后 的组织 、 形态与液相烧结性能 合金 组织的关系 . 实 验结果 表明: 一 定 时间活化处理 , M o 一 C u 粉末形 成机械合金化初期的层状组织 , 其压坯可 在 较低 温度 液相 烧结 , 合 金相 对密度大于 9 % , 组 织细小 、 均匀 . 关键 词 M o 一 C u 合金 , 机械活化 , 液相 烧结 中图分 类号 T F 1 2 4 . 5 3 , T o l l s . 2 7 随着 科 学技 术 发展 对 电子 工 业产 品性 能 要 求 的提 高和 逐步 大 功 率化 , 对相应 的导 热部 件 不仅要 求具 有 良好 的 导热 性 , 同时 , 应 具备 合适 的热 膨胀 系数 . W 一 C u 和 M O 一 C u 材料 被认 为是 为数不多 的能够满足 这种要 求 的材料 汇` ] . 它在 国外 电子 工业 已 经 得到广泛应 用 . 目 前含 C u 量较 高 的 w 一 c u , M O 一 C u 合 金 生产 一 般 采 用熔 浸 法 , 近 年来 不 少学 者 也 在 尝 试 采 用 改进 的 非熔 浸方 法 制取 此类 合金 . 本 文 主要研 究 M O 一 C u 粉末 的 机械 活化 及 其液 相 烧 结 性 能 与 合金 组织 的 关系 . 1 原 材料与实 验方法 采 用平 均 粒 度 2 1 1 的 纯 钥粉加 30 % 的电解 铜粉 取样 研 究粉 末 组 织 . 川 36 5 M P a 压 力 模压 成 形 , 尺 65 % , 在 氢 气 保 护 下 的 钥 丝 炉 中不 同温 度 烧 结 10 m i n . 借 助 S E M ( 英 国剑 桥 S 2 5 o M K 3 ) 进 行粉 末 及 烧 结 合 金 的 组 织 观 察 与 能 谱 (E D x ) 分 析 , 并 测定 了 合金 相 对密度 与硬 度值 . 在 自制球磨 机 中活 化处 理不 同时 间后 j 小} n l l l l , 压 坯 相 对密 度 大于 l - 、 3 2 - 产 b Z 活 化 10 h 相 对 密 度 混合粉末 相 对 密度 0o OC工曰n 苦汀了O r、 国州工 . ǎ岁à P 2 实 验结果 与分析 图 l 为 活化处 理 10 h 粉末 压坯 , 在 4 个 不 同 温 度 下 烧 结 合 金 的 相 对 密 度 (刃 与 硬 度 (H R )B 值 . 图 中同 时给 出 了 M O 一 C u 混 合粉 末 烧 结 的相 应 值 . 由 图可 见 , 经 机械 活 化处 理 的 M O 一 C u 粉 末 压坯 , 可 在 较低 液 相烧 结温 度烧 制 合金 , 获得 19 9 5 一 1 1 一 0 3 收 稿 第一 作者 男 3 8岁 博 上 硬 度 ( H R B 4 一 混 合粉末硬 度 ( H R B ) 1 2 0 0 12 5 0 13 0 0 1 3 5 0 14 0 0 烧结温度 t/ ℃ 图1 混合或机械活化 10 h M 一 3 0 C u 粉末 的 相对密度和硬度 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 05. 006

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第 18 卷 第 5期 19 9 6年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V 0 1 . 1 8 N O 一 5 o e t . 1 9 9 6 机械 活 化 M o 一 C u 粉末 的烧结 李晓红 ` ) 解子章 ` ) 杨 让 ’ ) 胡淑文 2 ) )l 北京科 技大学 材料科学 与 工 程系 , 北 京 10 0 0 8 3 2) 北京科技大学 实习 工 厂 摘要 研究 了 M任c u 粉末 , 经机 械活化处理后 的组织 、 形态与液相烧结性能 合金 组织的关系 . 实 验结果 表明: 一 定 时间活化处理 , M o 一 C u 粉末形 成机械合金化初期的层状组织 , 其压坯可 在 较低 温度 液相 烧结 , 合 金相 对密度大于 9 % , 组 织细小 、 均匀 . 关键 词 M o 一 C u 合金 , 机械活化 , 液相 烧结 中图分 类号 T F 1 2 4 . 5 3 , T o l l s . 2 7 随着 科 学技 术 发展 对 电子 工 业产 品性 能 要 求 的提 高和 逐步 大 功 率化 , 对相应 的导 热部 件 不仅要 求具 有 良好 的 导热 性 , 同时 , 应 具备 合适 的热 膨胀 系数 . W 一 C u 和 M O 一 C u 材料 被认 为是 为数不多 的能够满足 这种要 求 的材料 汇` ] . 它在 国外 电子 工业 已 经 得到广泛应 用 . 目 前含 C u 量较 高 的 w 一 c u , M O 一 C u 合 金 生产 一 般 采 用熔 浸 法 , 近 年来 不 少学 者 也 在 尝 试 采 用 改进 的 非熔 浸方 法 制取 此类 合金 . 本 文 主要研 究 M O 一 C u 粉末 的 机械 活化 及 其液 相 烧 结 性 能 与 合金 组织 的 关系 . 1 原 材料与实 验方法 采 用平 均 粒 度 2 1 1 的 纯 钥粉加 30 % 的电解 铜粉 取样 研 究粉 末 组 织 . 川 36 5 M P a 压 力 模压 成 形 , 尺 65 % , 在 氢 气 保 护 下 的 钥 丝 炉 中不 同温 度 烧 结 10 m i n . 借 助 S E M ( 英 国剑 桥 S 2 5 o M K 3 ) 进 行粉 末 及 烧 结 合 金 的 组 织 观 察 与 能 谱 (E D x ) 分 析 , 并 测定 了 合金 相 对密度 与硬 度值 . 在 自制球磨 机 中活 化处 理不 同时 间后 j 小} n l l l l , 压 坯 相 对密 度 大于 l - 、 3 2 - 产 b Z 活 化 10 h 相 对 密 度 混合粉末 相 对 密度 0o OC工曰n 苦汀了O r、 国州工 . ǎ岁à P 2 实 验结果 与分析 图 l 为 活化处 理 10 h 粉末 压坯 , 在 4 个 不 同 温 度 下 烧 结 合 金 的 相 对 密 度 (刃 与 硬 度 (H R )B 值 . 图 中同 时给 出 了 M O 一 C u 混 合粉 末 烧 结 的相 应 值 . 由 图可 见 , 经 机械 活 化处 理 的 M O 一 C u 粉 末 压坯 , 可 在 较低 液 相烧 结温 度烧 制 合金 , 获得 19 9 5 一 1 1 一 0 3 收 稿 第一 作者 男 3 8岁 博 上 硬 度 ( H R B 4 一 混 合粉末硬 度 ( H R B ) 1 2 0 0 12 5 0 13 0 0 1 3 5 0 14 0 0 烧结温度 t/ ℃ 图1 混合或机械活化 10 h M 一 3 0 C u 粉末 的 相对密度和硬度

第 18 卷 第5期 1 9 9 6年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f S e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V 0 1 . 1 8 N O 一 5 o e t . 1 9 9 6 机械 活 化 M o 一 C u 粉末 的烧结 李晓红 `) 解子章 ` ) 杨 让 ’ ) 胡淑文 2 ) l) 北京科 技大学 材料科学 与 工 程系 , 北 京 10 0 0 8 3 2) 北京科技大学 实习 工 厂 摘要 研究 了 M任c u 粉末 , 经机 械活化处理后 的组织 、 形态与液相烧结性能 合金 组织的关系 . 实 验结果 表明: 一 定 时间活化处理 , M o 一 C u 粉末形 成机械合金化初期的层状组织 , 其压坯可 在 较低 温度 液相 烧结 , 合 金相 对密度大于 9 % , 组 织细小 、 均匀 . 关键 词 M o 一 C u 合金 , 机械活化 , 液相 烧结 中图分 类号 T F 1 2 4 . 5 3 , T o l l s . 2 7 随着 科 学技 术 发展 对 电子 工 业产 品性 能 要 求 的提 高和 逐步 大 功 率化 , 对相应 的导 热部 件 不仅要 求具 有 良好 的 导热 性 , 同时 , 应 具备 合适 的热 膨胀 系数 . W 一 C u 和 M O 一 C u 材料 被认 为是 为数不多 的能够满足 这种要 求 的材料 汇` ] . 它在 国外 电子 工业 已 经 得到广泛应 用 . 目 前含 C u 量较 高 的 w 一 c u , M O 一 C u 合 金 生产 一 般 采 用熔 浸 法 , 近 年来 不 少学 者 也 在 尝 试 采 用 改进 的 非熔 浸方 法 制取 此类 合金 . 本 文 主要研 究 M O 一 C u 粉末 的 机械 活化 及 其液 相 烧 结 性 能 与 合金 组织 的 关系 . 1 原 材料与实 验方法 采 用平 均 粒 度 2 1 1 的 纯 钥粉加 30 % 的电解 铜粉 取样 研 究粉 末 组 织 . 川 36 5 M P a 压 力 模压 成 形 , 尺 65 % , 在 氢 气 保 护 下 的 钥 丝 炉 中不 同温 度 烧 结 10 m i n . 借 助 S E M ( 英 国剑 桥 S 2 5 o M K 3 ) 进 行粉 末 及 烧 结 合 金 的 组 织 观 察 与 能 谱 (E D x ) 分 析 , 并 测定 了 合金 相 对密度 与硬 度值 . 在 自制球磨 机 中活 化处 理不 同时 间后 j 小} n l l l l , 压 坯 相 对密 度 大于 l - 、 3 2 - 产 b Z 活 化 10 h 相 对 密 度 混合粉末 相 对 密度 0o OC工曰n 苦汀了O r、 国州工 . ǎ岁à P 2 实 验结果 与分析 图 l 为 活化处 理 10 h 粉末 压坯 , 在 4 个 不 同 温 度 下 烧 结 合 金 的 相 对 密 度 (刃 与 硬 度 (H R )B 值 . 图 中同 时给 出 了 M O 一 C u 混 合粉 末 烧 结 的相 应 值 . 由 图可 见 , 经 机械 活 化处 理 的 M O 一 C u 粉 末 压坯 , 可 在 较低 液 相烧 结温 度烧 制 合金 , 获得 19 9 5 一 1 1 一 0 3 收 稿 第一 作者 男 3 8岁 博 上 硬 度 ( H R B 4 一 混 合粉末硬 度 ( H R B ) 1 2 0 0 12 5 0 13 0 0 1 3 5 0 14 0 0 烧结温度 t/ ℃ 图1 混合或机械活化 10 h M 一 3 0 C u 粉末 的 相对密度和硬度

Vol.18 No.5 李晓红等：机械活化Mo-Cu粉末的烧结 ·427· 3结论 (1)机械活化处理的Mo-Cu粉末可产生片层状组织. (2)活化处理的Mo-C山粉末，烧结性能明显得到改善，合金组织均匀细小，硬度提高. (3)M0颗粒以晶粒间聚合和溶解一析出两种方式长大， 参考文献 I Mituo Osada,Yoshinari Amano,Nobuo Ogasa.et al.Substrate for Semiconductor Apparatus Having a Composite Material.U S Patent,5086333.1992-02-04 2夏光辉.MA固相非晶转变：[硕士论文].北京：北京科技大学材料科学与工程系，1993 Sinter of Mechanical Activated Molybdenum-Copper Powder Li Xiaohong Xie Zizhang Yang Rang)Hu Shuwen 1)Department of Materials Science and Engineering,USTB,Beijing 100083,PRC 2)Practice Factory,USTB ABSTRACT The mechanical activation,sintering property and alloy structure of Mo-Cu powder were studied.The experimental results showed that the lamellar structure had been obtained after ball milling,the alloy density sintered to 99%at lower LPS tempera- ture,and the final structure was homogeneous with fine Mo particles. KEY WORDS Mo-Cu alloy,mechanical activation,LPS

V o 1 . 1 8 N o . 5 李 晓红等: 机械活化M o 一 C u粉末的烧结 . 4 2 7 . 3 结 论 ( )l 机 械 活化处理 的 M o 一 C u 粉末 可 产生 片层 状组织 . (2 )活 化处理 的 M O 一 c u 粉 末 , 烧 结性 能 明显得到 改善 , 合金 组织均 匀 细小 , 硬度 提高 . ( 3) M o 颗粒 以 晶粒 间聚合 和 溶解 一析 出两种方 式 长大 . 参 考 文 献 1 M i ut o O s a d a , Y o s h i n a r i A m a n o , N o b u o O g a s a , e t a l . S u b s atr t e of r S e m i e o n d u e t o r C o m Po s i t e M a t e r i a l . U 5 P a t e n t , 5 0 8 6 3 3 3 . 1 9 9 2 一 0 2 一 0 4 2 夏光辉 . M A 固 相非晶转变 : 〔硕士 论文〕 . 北京: 北京科技大 学材料科学 与 工程系 , A P Pa r a ut s H a v i n g a 1 9 9 3 S i n t e r o f M e e h a n i c a l A e t i v a t e d M o l y b d e n u m 一 C o PP e r P o w d e r L i ix a o h o n g l ) Xi e izZ h a n g l ) aY n g R a n g l ) 枷 肋 u w e n Z ) l ) D e P a rt m e n t o f M a t e r i a l s S e i e n e e a n d E n g , n e e r i n g , U S T B , B e ij l n g 10 0 0 8 3 , p R C 2 ) P r a c t l e e F a e t o ry , U S T B A B S T R A C T T h e m e e h a n i e a l a e t i v a t i o n , s i n te r i n g P r o P e yrt a n d a ll o y s trU e ut r e o f M o 一 C u P o w d e r w e r e s ut d l e d . T h e e x P e r im e n t a l r e s u l t s s h o w e d t h a t t h e l a m e ll a r s utr e t u r e h a d b e e n o b t a i n e d a ft e r b a ll m illi n g , t h e a ll o y d e n s i yt s i n t e r e d t o 9 9% a t l o w e r L P S t e m P e r a - ut r e , a n d t h e if n a l s trU e t u r e w a s h o m o g e n e o u s w i t h if n e M o P a rt i c l e s . K E Y W O R D S M o 一 C u a ll o y , m e c h a n i c a l a e t i v a t i o n , L P S