回顾了颗粒增强铜基复合材料的发展和常用颗粒增强相;简介了新型三元层状陶瓷材料Mn+1AXn,并将考孝要成员与常用铜基复合材料增强相进行比较;介绍了Mn+1AXn陶瓷与铜的复合材料目前的研究进展;展望了该类复合材料的发展和应用前景。

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Mnl X三元层状陶瓷增强铜基复合材林的研究进展/+A 高立强等

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M一 X十 A n三元层状陶瓷增强铜基复合材料的研究进展 高立强， 洋，周翟洪祥，李世渡 (北京交通大学机电学院材料研究所，北京 1 04 ) 0 0 4

摘要回顾了颗粒增强铜基复合材料的发展和常用颗粒增强相；简介了新型三元层状陶瓷材料 Mn A f并+ X, l将其主要成员与常用铜基复合材料增强相进行比较；绍了+ A .介 X陶瓷与铜的复合材料目前的研究进展；望了展 该类复合材料的发展和应用前景。 关键词颗粒增强铜基复合材料 M l x T3i2 T3 12 i n A i C i C T2 c S A s

R sac tts n rges f+ X/ uC mp s e eerhSau dP ors o l .C o oi s a Mn A t GAO qa g,ZHOU n Liin Ya g,ZHAIHo g in n xa g,LIS i o hb ( tr l n ier gC ne,S h o o c a i lEet i a dC nrl n ier gB in i tn i ri, e ig10 4 ) Maei gn ei e tr c o l f aE n Meh nc, l ma n o to E gn ei e igJ oo gUnv s y B in 0 0 4 a c c n j a e t j Ab t a t sr c Th e eo me to a t l en o cd Cumarxc mp stsi e iwe Th e m aeil a l ed v lp n fp ri er ifr e— ti o o ie sr ve d c en w tra mi f y .

o raycrie r i i s+ X sito ue,n ep yi l rp ri f 3 i/ 3 C/ 2 n r cr— f en r abd s t d l i nrd cd a dt h s a po et s Ti e Ti Cae o t o nre A h c e o Ti S A1 S n p rd wi h to o eno c me tmae il s d i— ti o o i s Th u rn td tt so h n l a e t t a fs me rif re n tras u e n Cu marx c mp st . h e e c re tsu y sau ft e M+

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( C o o i si oeve e, n h ee p n n e c f h e o o i si p itdo t )r ucmpst v riw d a dted vl mett d nyo en w cmp s e one u. I/ e s o e t t s Ke r s y wo d p ri e rifr e u mar o o i s M L a t l e o cd C— t xc mp st。 c n i e A, 3 i, 3 G, 2 n Ti Ti S A1 Ti C S

0引言 铜和铜合金凭借着优良的导电和导热性能被广泛用于电 力、电子信息等工业部门，但是，随着器件向高集成电路化、高密 实化方向发展，铜较弱的强度和耐热性大大限制了其应用，而高强度铜合金虽然在强度上有所改善，大大牺牲了铜的导电率。却

2 M A + X三元陶瓷材料 Mn A f+ Xl 陶瓷材料是一类三元层状化合物，为过渡金 M

属， A主要为Ⅲ和Ⅳ族元素， x为 C或 N,其代表性化合物有 Tai2T3 l2T。 e 2Tzn i C、 i C、 i C、 i C等。该类化合物晶体结构 s A G S 相似，同属于六方晶体结构，间群为 P。 mc空 6/m[ 。图 1 ()()示分别为 T3/ i I、 i n a、b所 i S T。 Tz C的晶体结构。 A S

因此，铜基复合材料进入了研究者的视线。从 2世纪 6年代 O O 开始，国内外已研究开发出多种铜基复合材料，中，合了铜其结基体和增强相的综合性能的颗粒增强铜基复合材料由于成本低

廉、各向同性，而且能避免纤维增强时存在的纤维损坏、纤维相互接触、微观组织不均匀等问题，成为目前铜基复合材料研究的 热点。 C30 J

1颗粒增强相的种类 颗粒增强铜基复合材料的性能取决于铜基体、增强相的性能和两相的界面特性。因此选择增强相是制备该类材料的第一步。在选择合适的增强相时主要是看增强相的密度、量、模强度、热性能、导电性能和与基体的界面问题等_。目前常用的颗 1]粒增强相主要有：氧化物， A2 3]Z;化物， S E 如 l _、碳 0 2如 i、 C TiE WC;化物， S3 4 AI ; C、[氮]如 i、 N【硼化物[如 T; N j, 以

』 () 3 i/ 3 aTi Ti S Al F g 1 C

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图 1 M A,陶瓷材料的晶体结构图 X

及 C S等。其中，、i氧化物虽然具有很高的热稳定性、模量，它但

从图 1中可以看到，结构中存在着金属键、该类过渡金属八

们大多数是绝缘的；碳化物虽然导热率很高，但导电性能一般， 而且还存在着稳定性的问题；氮化物的热性能与铜基体相差甚远。因此，为进一步提高铜基复合材料的性能，需要一种新型的具有良好综合性能的增强相，而且最好具有自滑特性，润使铜基 复合材料能更好地应用于摩擦领域[] 8。 *国家“ 6”目资助( 0 3 83项 2 0 AA3 2 8 ) 3 0 0

面体的强共价键和层间弱结合力价键。正是这种特殊的结构赋予该类材料既像金属又类似陶瓷的综合性能，和金属一样，有很 好的导热性能和导电性能，较低的硬度、较好的机械加工性能，

在高温下具有塑性；同时它们具有陶瓷材料的高强度、高熔点、 良好的热稳定性和抗氧化性能；有意义的是层状结构赋予了更

周洋：通信联系人 Te:1— 18 5 4 E ma:h u@ix. j .d . n l 05 6 5 5 - i zo y d y nt e u c 0 l u