D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.12.002 第34卷第12期 北京科技大学学。报 Vol.34 No.12 2012年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2012 (SiC)rICu复合材料的显微组织和导电性能 章 林12)区路新)何新波) 曲选辉) 秦明礼”朱鸿民 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学治金生态与工程学院，北京100083 通信作者，E-mail:zhanglincsu@163.com 摘要以醇盐水解-氨气氮化法在SiC颗粒表面包覆TN,然后采用放电等离子体烧结制备出(SiC)/Cu复合材料.结果 表明：醇盐水解-氨气氮化法能够制备出TN包覆SiC复合粉末，TN包覆层均匀连续，TiN颗粒的粒径为30-8Onm.TN包覆 层能够促进复合材料的致密化并改善界面结合.(SiC)/Cu复合材料的电导率介于15.5-35.7m··mm2之间，并且随 着SiC体积分数的增加而降低.TN包覆层和基体中网络结构TN的存在能够有效提高复合材料的电导率.复合材料的电导 率较接近P.G模型的预测值. 关键词复合材料：碳化硅：氮化钛；铜：电导率：显微组织 分类号TB333 Microstructure and electric conductivity of (SiC)TN/Cu composites ZHANG Lin),LU Xin,HE Xin-bo,QU Xuan-hui,QIN Ming-i,ZHU Hong-min2 1)School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 10083.China Corresponding author,E-mail:zhanglincsu@163.com ABSTRACT TiN-eoated SiC particles were prepared by the combination of alkoxide-hydrolysis and ammonia-nitridation.The coated composite powder was consolidated by spark plasma sintering.The results indicate that alkoxide-hydrolysis in combination with ammo- nia-nitridation is a suitable technique to produce TiN-coated SiC particles.The TiN film is thin and continuous,and the TiN particle size is about 30 to 80nm,which is favorable to improve the densification and enhance interfacial bonding between the reinforcement and the matrix.The electric conductivity of (SiC)/Cu composites is in the range of 15.5 to 35.7mmmand decreases with in- creasing SiC content.The TiN film and the formation of a TiN network in the matrix contribute to the enhancement of electric conductiv- ity.Additionally,the electric conductivity of the composites is more close to data predicted by the P.G model. KEY WORDS composite materials:silicon carbide:titanium nitride;copper:electric conductivity:microstructure SiC。ICu复合材料不仅能够将基体的高热传导 学镀Cu包覆SiC颗粒的热压工艺，SiC的体积分数 性与增强相的低热膨胀系数结合起来，还能充分利 达到54%.Gan等采用溶胶-凝胶工艺也在SiC 用铜基体优异的导电性能，是一种具有很好应用前 表面镀W,W包覆层较厚且密度大.Sundberg 景的金属陶瓷，可以用作导电摩擦材料.目前， 等-)在SiC颗粒上采用化学沉积包覆TN,使材料 SiC。/Cu复合材料的制备方法主要是包覆粉末热压的致密度达到99%，但是包覆工艺的成本高且很大 法，但其主要问题是SiC与Cu不润湿，导致SiC颗 程度上受到设备的限制. 粒很难均匀分散并且界面结合差，使得提高材料致 本文拟采用醇盐水解一氨气氮化法在SC颗粒 密度的难度很大，而致密度低将大幅度降低材料的 表面包覆TN,该方法的显著优点是成本低、TN包 综合性能-).为此，常采用化学镀、电镀及溶胶- 覆层的厚度薄且容易控制⑧-.TN包覆层改善了 凝胶等方法在SiC颗粒上沉积Cu或其他涂层以减 SiC和Cu的界面相容性，有利于增强相和基体相均 少增强相的团聚，提高致密度.Yh等0研究了化 匀混合.由于TiN包覆层与SiC和Cu之间的化学 收稿日期：2011-1101第 34 卷 第 12 期 2012 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 12 Dec． 2012 ( SiC) TiN /Cu 复合材料的显微组织和导电性能 章 林1，2)  路 新1) 何新波1) 曲选辉1) 秦明礼1) 朱鸿民2) 1) 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083 2) 北京科技大学冶金生态与工程学院，北京 100083 通信作者，E-mail: zhanglincsu@ 163． com 摘 要 以醇盐水解--氨气氮化法在 SiC 颗粒表面包覆 TiN，然后采用放电等离子体烧结制备出( SiC) TiN /Cu 复合材料． 结果 表明: 醇盐水解--氨气氮化法能够制备出 TiN 包覆 SiC 复合粉末，TiN 包覆层均匀连续，TiN 颗粒的粒径为 30 ～ 80 nm． TiN 包覆 层能够促进复合材料的致密化并改善界面结合． ( SiC) TiN /Cu 复合材料的电导率介于 15. 5 ～ 35. 7 m·Ω － 1 ·mm － 2 之间，并且随 着 SiC 体积分数的增加而降低． TiN 包覆层和基体中网络结构 TiN 的存在能够有效提高复合材料的电导率． 复合材料的电导 率较接近 P． G 模型的预测值． 关键词 复合材料; 碳化硅; 氮化钛; 铜; 电导率; 显微组织 分类号 TB333 Microstructure and electric conductivity of ( SiC) TiN /Cu composites ZHANG Lin1，2)  ，LU Xin1) ，HE Xin-bo 1) ，QU Xuan-hui 1) ，QIN Ming-li 1) ，ZHU Hong-min2) 1) School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 10083，China Corresponding author，E-mail: zhanglincsu@ 163． com ABSTRACT TiN-coated SiC particles were prepared by the combination of alkoxide-hydrolysis and ammonia-nitridation． The coated composite powder was consolidated by spark plasma sintering． The results indicate that alkoxide-hydrolysis in combination with ammo￾nia-nitridation is a suitable technique to produce TiN-coated SiC particles． The TiN film is thin and continuous，and the TiN particle size is about 30 to 80 nm，which is favorable to improve the densification and enhance interfacial bonding between the reinforcement and the matrix． The electric conductivity of ( SiC) TiN /Cu composites is in the range of 15. 5 to 35. 7 m·Ω － 1 ·mm － 2 and decreases with in￾creasing SiC content． The TiN film and the formation of a TiN network in the matrix contribute to the enhancement of electric conductiv￾ity． Additionally，the electric conductivity of the composites is more close to data predicted by the P． G model． KEY WORDS composite materials; silicon carbide; titanium nitride; copper; electric conductivity; microstructure 收稿日期: 2011--11--01 SiCp /Cu 复合材料不仅能够将基体的高热传导 性与增强相的低热膨胀系数结合起来，还能充分利 用铜基体优异的导电性能，是一种具有很好应用前 景的金 属 陶 瓷，可以用作导电摩擦材料． 目 前， SiCp /Cu 复合材料的制备方法主要是包覆粉末热压 法，但其主要问题是 SiC 与 Cu 不润湿，导致 SiC 颗 粒很难均匀分散并且界面结合差，使得提高材料致 密度的难度很大，而致密度低将大幅度降低材料的 综合性能［1--3］． 为此，常采用化学镀、电镀及溶胶-- 凝胶等方法在 SiC 颗粒上沉积 Cu 或其他涂层以减 少增强相的团聚，提高致密度． Yih 等［4］研究了化 学镀 Cu 包覆 SiC 颗粒的热压工艺，SiC 的体积分数 达到 54% ． Gan 等［5］采用溶胶--凝胶工艺也在 SiC 表面 镀 W，W 包覆层较厚且密度大． Sundberg 等［6--7］在 SiC 颗粒上采用化学沉积包覆 TiN，使材料 的致密度达到 99% ，但是包覆工艺的成本高且很大 程度上受到设备的限制． 本文拟采用醇盐水解--氨气氮化法在 SiC 颗粒 表面包覆 TiN，该方法的显著优点是成本低、TiN 包 覆层的厚度薄且容易控制［8--9］． TiN 包覆层改善了 SiC 和 Cu 的界面相容性，有利于增强相和基体相均 匀混合． 由于 TiN 包覆层与 SiC 和 Cu 之间的化学 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.12.002