冷喷涂Al2O3弥散强化铜的组织和性能

高沛然; 彭英博; 张伟; 刘光; 崔烺

doi:10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2025040002

粉末冶金技术 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (3) : 329 -339. DOI: 10.19591/j.cnki.cn11-1974/tf.2025040002

冷喷涂Al₂O₃弥散强化铜的组织和性能

高沛然, 彭英博, 张伟, 刘光, 崔烺

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摘要

采用气雾化结合内氧化制备Cu–Al₂O₃复合粉末为原料，在TC18合金基板上通过冷喷涂制备了Al₂O₃弥散强化铜沉积体，并对沉积体进行退火热处理（600℃、900℃）。采用扫描电子显微镜、能谱分析仪、X射线衍射仪分析研究了Cu–Al₂O₃复合粉末与冷喷涂沉积体的微观组织，以及退火热处理对冷喷涂沉积体微观组织、电导率、硬度和耐磨性能的影响。结果表明：Cu–Al₂O₃复合粉末中Al₂O₃颗粒以三种形态存在，第一类以平均尺寸14 nm的近球形颗粒均匀弥散分布于Cu基体内部；第二类为平均粒径100 nm的棒状和等轴状颗粒，分布于Cu基体近表面，分布密度低于Cu基体内部；第三类为长轴尺寸超过800 nm的棒状、椭球状颗粒，分布于Cu基体表面。冷喷涂能够使沉积体直接继承复合粉末的微细结构，形成了纳米Al₂O₃弥散强化Cu结构为主、百纳米级Al₂O₃在粉末颗粒边界附近弥散强化为辅的结构。900℃退火Al₂O₃弥散强化铜沉积体的硬度与电导率分别达到了HV（153.7±1.9）和（82.3±2.9）%IACS，具有较高的综合性能，超过了传统粉末冶金方法制备的同成分Al₂O₃弥散强化铜。900℃退火Al₂O₃弥散强化铜沉积体的体积磨损率为5.05×10^-4 mm³·（N·m）^-1，较喷涂态Al₂O₃弥散强化铜减小了25%。