專利名稱：一種高熱導率銅增強鋁復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于金屬基復合材料技術領域，具體涉及一種高熱導率銅增強鋁復合材料 及其制備方法。
背景技術：
電腦CPU、VGA、通信交換機、LED等散熱器以及電子封裝多采用鋁合金材料，其導 熱系數在120W/m K 237W/m K之間。隨著電子元器件集成化程度越來越高，散熱問題 已成為電子信息產業發展面臨的主要技術瓶頸之一，迫切需要更高導熱系數材料來代替傳 統鋁合金。2009年4月1日公告的發明專利CN100473735C中公開了一種高導電導熱、高強度 鋁合金材料、其制備方法及其應用，通過改進了 6063鋁合金使其熱導率達到220W/m K，但 還是低于純鋁的導熱系數。George 等人(R. George，K. T. Kashyap，R. Rahul，S. Yamdagni，Strengthening in carbon nanotube/aluminium(CNT/A1)composites, ScriptaMaterialia，2005，53 (10) 1159-1163)、趙素等人(趙素，劉政，張新兵，納米碳管增強鋁基復合材料的工藝及性能研 究，鑄造技術，2006，27 (2) 135-138)釆用碳納米管增強鋁，鐘濤生等人(鐘濤生，鄒偉， 付求涯，用粉末冶金法制備Cf-Al復合材料研究，熱處理，2009，24(6) :53_55)、Haj jari 等人(E. Hajjari, M. Divandari, A. R. Mirhabibi, The effect of appliedpressure on fracture surface and tensile properties of nickel coated continuouscarbon fiber reinforced aluminium composites fabricated by squeeze casting， Materials & Design, 2010, 31 (5) =2381-2386)采用碳纖維增強鋁。碳納米管和碳纖維軸向導熱系數最 高可分別達2000W/m K和640W/m K，然而，這二者都是各向異性材料，碳納米管是空心結 構，其徑向導熱系數比軸向導熱系數低2 3個數量級，碳纖維徑向導熱系數比軸向導熱系 數低1 2個數量級。此外，碳納米管或碳纖維的價格高達6000元/千克以上。因此，鋁 中加入碳納米管或碳纖維不但不會提高其導熱系數還增加了成本。2009年9月23日公開的發明專利CN101538661A中公開了一種制備高導熱 金剛石 /A1 復合材料方法。Ruch 等人(P. ff. Ruch, 0. Beffort, S. Kleiner, L. Weber, P.J. Uggowitzer, Selective interfacial bonding inAl (Si)-diamond composites and its effect on thermal conductivity, CompositesScience and Technology, 2006, 66(15) :2677-2685)采用金剛石增強鋁來提高鋁的導熱系數。由于金剛石的導熱系數高 達2000W/m K，能夠獲得導熱系數為670W/m K的鋁-金剛石復合材料。但只有當金剛石 體積分數大于50 %且金剛石顆粒粒徑至少大于60 y m時，才能獲得高于純鋁導熱系數的 鋁_金剛石復合材料，由于金剛石粉的價格高達2000元/千克以上，這就顯著增加了材料 成本；鋁_金剛石復合材料的導熱系數與金剛石晶面方向、添加元素特別是制備工藝有顯 著關系，如果工藝控制不當，鋁-金剛石復合材料的導熱系數僅為130W/m K ；鋁與金剛石 的熱膨脹系數相差非常大，鋁-金剛石復合材料在由制備態700°C冷卻至室溫時，其理論界面熱應力高達1400MPa，應用過程中多次熱疲勞將導致界面脫粘，致使金剛石失效，從而導 致鋁_金剛石復合材料的導熱系數低于純鋁的。
發明內容
本發明所要解決的一個技術問題在于針對上述現有技術的不足，提供一種具有高 熱導率、低成本、界面熱應力低的銅增強鋁復合材料。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是一種高熱導率銅增強鋁復合材 料，其特征在于，該復合材料包含鋁基體和分布在鋁基體中的導熱增強體銅；所述高熱導率 銅增強鋁復合材料中銅的質量百分數為35% 90%，鋁的質量百分數為10% 65% ；所 述導熱增強體銅為銅顆粒、銅晶須或銅纖維；所述高熱導率銅增強鋁復合材料的熱導率為 252ff/m K 355ff/m K。所述銅纖維在鋁基體中的分布為1維、2維或3維。本發明還提供一種工藝簡單可行的高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，其特 征在于，該方法包括以下步驟(1)銅顆粒或銅晶須的還原處理將粒徑為20 i! m 3000 u m的銅顆粒或長徑比 為1 500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)混料將步驟(1)中經還原后的銅顆粒或銅晶須與粒徑為5 ym 350 ym的 鋁粉裝入球磨罐中，在球磨機上混合5h 24h，得到混合料；(3)壓制成型將步驟(2)中所述混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上 在震動頻率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為 lOOMPa 300MPa的條件下壓制成坯體；(4)熱壓燒結將步驟(3)中所述坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放 入真空熱壓燒結爐中，在溫度為650°C 700°C，壓力為30MPa 40MPa的條件下熱壓燒結 5min 15min，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。所述球磨罐為聚氨酯球磨罐。一種高熱導率銅增強鋁復合材料的另一制備方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟(1)銅顆粒或銅晶須的還原處理將粒徑為20 ii m 3000 u m的銅顆粒或長徑比 為1 500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)壓制成型將步驟(1)中經還原后的銅顆粒或銅晶須裝入橡膠模具中，然后置 于震動臺上在震動頻率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中 在壓力為lOOMPa 300MPa的條件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與步驟(2)中所述坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中， 然后放入熔滲爐中熔滲，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。所述熔滲的制度為以25°C /min 35°C /min的升溫速率升溫至710°C 750°C， 然后施加2. 5MPa 5MPa壓力，保溫保壓5min lOmin。一種高熱導率銅增強鋁復合材料的另一制備方法，其特征在于，該方法包括以下 步驟(1)銅纖維還原處理將直徑為50 ii m 5000 u m的單絲銅纖維置于真空爐中，在溫度為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)銅纖維預制體的成型將步驟(1)中經還原后的單絲銅纖維單向堆積排列形 成銅纖維呈1維分布的預制體；或將步驟(1)中經還原處理后的單絲銅纖維編織成銅纖維 布，然后將銅纖維布逐層堆積形成銅纖維呈2維分布的預制體；或將步驟(1)中經還原后的 單絲銅纖維單向堆積排列成一層，然后在該層上將單絲銅纖維與該層單絲銅纖維成1° 90°再堆積排列成一層，以此類推，反復堆積形成2維預制體；將步驟(1)中經還原后的單 絲銅纖維編織成銅纖維呈3維分布的預制體；(3)熔滲復合將鋁塊與步驟(2)中所述預制體一同置于涂有氮化硼的石墨模具 中，然后放入熔滲爐中熔滲，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。所述熔滲的制度為以25°C /min 35°C /min的升溫速率升溫至710°C 750°C， 然后施加2. 5MPa 5MPa壓力，保溫保壓5min lOmin。本發明與現有技術相比具有以下優點1、本發明的高熱導率銅增強鋁復合材料的熱導率為252W/m-K 355W/m-K,與金 剛石-鋁復合材料的熱導率相當，但成本僅相當于金剛石-鋁復合材料的1/25 1/100。2、本發明制備工藝簡單可靠，采用本發明制備的高熱導率銅增強鋁復合材料的界 面結合強度高，界面熱應力低，應用過程中不會發生界面脫粘現象，熱疲勞性能好。下面通過實施例對本發明做進一步的詳細說明。
具體實施例方式實施例1(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為20 ym的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為650°C 的條件下用氫氣還原3h ；(2)混料將還原后的銅顆粒與粒徑為5i!m的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球磨 機上混合5h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為10%，銅顆粒的質量分數為 90% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于 2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為lOOMPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為675°C，壓力為40MPa的條件下熱壓燒結lOmin，隨爐冷卻得到熱導率為 328ff/m K，致密度為99. 82 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料 中鋁的質量百分數為10%，銅的質量百分數為90%。實施例2(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為1500i!m的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為 750°C的條件下用氫氣還原2h ；(2)混料將還原后的銅顆粒與粒徑為170 ym的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球 磨機上混合15h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為37%，銅顆粒的質量分數 為 63% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為300MPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為650°C，壓力為30MPa的條件下熱壓燒結5min，隨爐冷卻得到熱導率為252W/ m K，致密度為99. 80%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料中鋁的 質量百分數為37%，銅的質量百分數為63%。實施例3(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為3000i!m的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為 700°C的條件下用氫氣還原4h ；(2)混料將還原后的銅顆粒與粒徑為350 ym的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球 磨機上混合24h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為65%，銅顆粒的質量分數 為 35% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于 2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為200MPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為700°C，壓力為35MPa的條件下熱壓燒結15min，隨爐冷卻得到熱導率為 300ff/m K，致密度為99. 84%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料 中鋁的質量百分數為65%，銅的質量百分數為35%。實施例4(1)銅晶須的還原處理將長徑比為1的銅晶須置于真空爐中，在溫度為700°C的 條件下用氫氣還原4h ；(2)混料將還原后的銅晶須與粒徑為350i!m的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球 磨機上混合24h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為65%，銅晶須的質量分數 為 35% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于 2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為200MPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為700°C，壓力為35MPa的條件下熱壓燒結lOmin，隨爐冷卻得到熱導率為 261ff/m K，致密度為99. 85 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料 中鋁的質量百分數為65%，銅的質量百分數為35%。實施例5(1)銅晶須的還原處理將長徑比為500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為750°C 的條件下用氫氣還原2h ；(2)混料將還原后的銅晶須與粒徑為5i!m的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球磨 機上混合5h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為10%，銅晶須的質量分數為 90% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為300MPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為650°C，壓力為30MPa的條件下熱壓燒結15min，隨爐冷卻得到熱導率為 355ff/m K，致密度為99. 91 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料 中鋁的質量百分數為10%，銅的質量百分數為90%。實施例6(1)銅晶須的還原處理將長徑比為250的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C 的條件下用氫氣還原3h ；(2)混料將還原后的銅晶須與粒徑為170i!m的鋁粉裝入聚氨酯球磨罐中，在球 磨機上混合15h，得到混合料；所述混合料中鋁粉的質量百分數為38%，銅晶須的質量分數 為 62% ；(3)壓制成型將混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻率不小于 2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為lOOMPa的條件下壓制 成坯體；(4)熱壓燒結將坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空熱壓燒結 爐中，在溫度為675°C，壓力為40MPa的條件下熱壓燒結5min，隨爐冷卻得到熱導率為289W/ m K，致密度為99. 81%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料中鋁的 質量百分數為38%，銅的質量百分數為62%。實施例7(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為1500i!m的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為 700°C的條件下用氫氣還原3h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為lOOMPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以25°C /min的升溫速率升溫至730°C，然后施加4MPa壓力，保溫保壓8min，隨爐冷卻 得到熱導率為343W/m K，致密度為99. 94%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增 強鋁復合材料中鋁的質量百分數為10%，銅的質量百分數為90%。實施例8(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為3000i!m的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為 650°C的條件下用氫氣還原4h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為300MPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以35°C /min的升溫速率升溫至750°C，然后施加2. 5MPa壓力，保溫保壓lOmin，隨爐 冷卻得到熱導率為304W/m K，致密度為99. 85%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率 銅增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為65%，銅的質量百分數為35%。
實施例9(1)銅顆粒的還原處理將粒徑為20 ym的銅顆粒置于真空爐中，在溫度為750°C 的條件下用氫氣還原2h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為200MPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以30°C /min的升溫速率升溫至710°C，然后施加5MPa壓力，保溫保壓5min，隨爐冷卻 得到熱導率為332W/m K，致密度為99. 91 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增 強鋁復合材料中鋁的質量百分數為37%，銅的質量百分數為63%。實施例10(1)銅晶須的還原處理將長徑比為500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為700°C 的條件下用氫氣還原3h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為lOOMPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以35°C /min的升溫速率升溫至750°C，然后施加5MPa壓力，保溫保壓5min，隨爐冷卻 得到熱導率為338W/m K，致密度為99. 91 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增 強鋁復合材料中鋁的質量百分數為38%，銅的質量百分數為62%。實施例11(1)銅晶須的還原處理將長徑比為250的銅晶須置于真空爐中，在溫度為750°C 的條件下用氫氣還原2h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為200MPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以30°C /min的升溫速率升溫至730°C，然后施加4MPa壓力，保溫保壓lOmin，隨爐冷 卻得到熱導率為322W/m K，致密度為99. 92%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅 增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為65%，銅的質量百分數為35%。實施例12(1)銅晶須的還原處理將長徑比為1的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C的 條件下用氫氣還原4h ；(2)壓制成型將還原后的銅顆粒裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為300MPa的條 件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔滲 爐中，以25°C /min的升溫速率升溫至710°C，然后施加2. 5MPa壓力，保溫保壓7min，隨爐冷 卻得到熱導率為314W/m K，致密度為99. 83 %的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為10%，銅的質量百分數為90%。實施例13(1)銅纖維的還原處理將直徑為50 ym的單絲銅纖維置于真空爐中，在溫度為 700°C的條件下用氫氣還原3h ；(2)銅纖維預制體的成型將還原后的單絲銅纖維單向堆積排列形成銅纖維呈1 維分布的預制體；(3)熔滲復合將鋁塊與預制體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔 滲爐中，以30°C /min的升溫速率升溫至750°C，然后施加5MPa壓力，保溫保壓7min，隨爐冷 卻得到熱導率為335W/m K，致密度為99. 92%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅 增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為10%，銅的質量百分數為90%。實施例14(1)銅纖維的還原處理將直徑為5000i!m的單絲銅纖維置于真空爐中，在溫度為 750°C的條件下用氫氣還原2h ；(2)銅纖維預制體的成型將還原處理后的單絲銅纖維編織成銅纖維布，然后將 銅纖維布逐層堆積形成銅纖維呈2維分布的預制體；或將還原后的單絲銅纖維單向堆積 排列成一層，然后在該層上將單絲銅纖維與該層單絲銅纖維成1° 90°再堆積排列成一 層，以此類推，反復堆積形成2維預制體；(3)熔滲復合將鋁塊與預制體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔 滲爐中，以35°C /min的升溫速率升溫至730°C，然后施加4MPa壓力，保溫保壓5min，隨爐冷 卻得到熱導率為327W/m K，致密度為99. 90%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導率銅 增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為37%，銅的質量百分數為63%。實施例15(1)銅纖維的還原處理將直徑為2500i!m的單絲銅纖維置于真空爐中，在溫度為 650°C的條件下用氫氣還原4h ；(2)銅纖維預制體的成型將還原后的單絲銅纖維編織成銅纖維呈3維分布的預 制體；(3)熔滲復合將鋁塊與預制體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后放入熔 滲爐中，以25°C /min的升溫速率升溫至710°C，然后施加2. 5MPa壓力，保溫保壓lOmin，隨 爐冷卻得到熱導率為303W/m K，致密度為99. 93%的高熱導率銅增強鋁復合材料，高熱導 率銅增強鋁復合材料中鋁的質量百分數為65%，銅的質量百分數為35%。
權利要求
一種高熱導率銅增強鋁復合材料，其特征在于，該復合材料包含鋁基體和分布在鋁基體中的導熱增強體銅；所述高熱導率銅增強鋁復合材料中銅的質量百分數為35％～90％，鋁的質量百分數為10％～65％；所述導熱增強體銅為銅顆粒、銅晶須或銅纖維；所述高熱導率銅增強鋁復合材料的熱導率為252W/m·K～355W/m·K。
2.根據權利要求1所述的一種高熱導率銅增強鋁復合材料，其特征在于，所述銅纖維 在鋁基體中的分布為1維、2維或3維。
3.一種制備如權利要求1所述的高熱導率銅增強鋁復合材料的方法，其特征在于，該 方法包括以下步驟(1)銅顆粒或銅晶須的還原處理將粒徑為20μ m 3000 μ m的銅顆粒或長徑比為1 500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)混料將步驟(1)中經還原后的銅顆粒或銅晶須與粒徑為5μ m 350 μ m的鋁粉 裝入球磨罐中，在球磨機上混合5h 24h，得到混合料；(3)壓制成型將步驟(2)中所述混合料裝入橡膠模具中，然后置于震動臺上在震動頻 率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓力為IOOMPa 300MPa的條件下壓制成坯體；(4)熱壓燒結將步驟(3)中所述坯體裝入涂有氮化硼的石墨模具中，再一同放入真空 熱壓燒結爐中，在溫度為650°C 700°C，壓力為30MPa 40MPa的條件下熱壓燒結5min 15min，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。
4.一種制備如權利要求1所述的高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，其特征在 于，該方法包括以下步驟(1)銅顆粒或銅晶須的還原處理將粒徑為20μ m 3000 μ m的銅顆粒或長徑比為1 500的銅晶須置于真空爐中，在溫度為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)壓制成型將步驟(1)中經還原后的銅顆粒或銅晶須裝入橡膠模具中，然后置于震 動臺上在震動頻率不小于2Hz的條件下震動使混合料密實填充，再放入冷等靜壓機中在壓 力為IOOMPa 300MPa的條件下壓制成坯體；(3)熔滲復合將鋁塊與步驟(2)中所述坯體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然后 放入熔滲爐中熔滲，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。
5.一種制備如權利要求1所述的高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，其特征在 于，該方法包括以下步驟(1)銅纖維還原處理將直徑為50μ m 5000 μ m的單絲銅纖維置于真空爐中，在溫度 為650°C 750°C的條件下用氫氣還原2h 4h ；(2)銅纖維預制體的成型將步驟(1)中經還原后的單絲銅纖維單向堆積排列形成銅 纖維呈1維分布的預制體；或將步驟(1)中經還原處理后的單絲銅纖維編織成銅纖維布，然 后將銅纖維布逐層堆積形成銅纖維呈2維分布的預制體；或將步驟(1)中經還原后的單絲 銅纖維單向堆積排列成一層，然后在該層上將單絲銅纖維與該層單絲銅纖維成1° 90° 再堆積排列成一層，以此類推，反復堆積形成2維預制體；將步驟(1)中經還原后的單絲銅 纖維編織成銅纖維呈3維分布的預制體；(3)熔滲復合將鋁塊與步驟(2)中所述預制體一同置于涂有氮化硼的石墨模具中，然 后放入熔滲爐中熔滲，隨爐冷卻得到高熱導率銅增強鋁復合材料。
6.根據權利要求3所述的一種高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，其特征在于， 步驟(2)中所述球磨罐為聚氨酯球磨罐。
7.根據權利要求4或5所述的一種高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，其特征在 于，所述熔滲的制度為以25°C /min 35°C /min的升溫速率升溫至710°C 750°C，然后 施加2. 5MPa 5MPa壓力，保溫保壓5min lOmin。
全文摘要
本發明公開了一種高熱導率銅增強鋁復合材料，該復合材料包含鋁基體和分布在鋁基體中的導熱增強體銅，本發明還公開了該高熱導率銅增強鋁復合材料的制備方法，該方法以銅顆粒、銅晶須或銅纖維為原料，采用熱壓燒結或熔滲復合制備高熱導率銅增強鋁復合材料。本發明的制備工藝簡單可靠，制備的銅增強鋁復合材料具有高熱導率、高界面結合強度、低成本和低界面熱應力的優點。
文檔編號C22C9/01GK101984112SQ20101057499
公開日2011年3月9日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者華云峰, 李爭顯, 李宏戰, 杜明煥, 杜繼紅, 王彥峰 申請人:西北有色金屬研究院