铜粉末冶金技术如何改善导热性能?

铜粉末冶金技术如何改善导热性能?

  • 发布时间: 2025-09-20

       铜粉末冶金技术可以通过多种方式改善材料的导热性能,以下是具体的改善方法:
       1. 控制粉末粒度和烧结条件
       通过粉末冶金工艺,可以精确控制铜粉的粒度和分布,使得材料的导电和导热性能得到显著优化。例如,通过控制粉末的粒度和烧结条件,可以制备出高导电率和高导热率的铜基材料。
       2. 添加增强相材料
       碳纳米管(CNT):采用CNT作为铜基增强体,可以制备出强度和传导性能都优异的铜基复合材料。但CNT极易团聚,难以均匀分布于基体中,因此需要对CNT表面进行改性处理,如酸化和化学镀覆,以提高其在铜中的分散性和界面结合能力。
       石墨:在石墨薄膜表面电沉积金属镍作为过渡层,可以增强石墨和铜界面的扩散,有效提高铜和石墨的界面结合力,从而提升复合材料的导热性能。
       金刚石:通过粉末冶金法将金刚石颗粒与铜粉混合均匀后冷压成型,再在隔绝空气的条件下烧结,可以制备出高导热的铜/金刚石复合材料。例如,采用热压烧结法制备的金刚石/铜复合材料,其热导率可达721 W/(m·K)。

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       3. 优化烧结工艺
       热压烧结法:将增强体和铜粉混合均匀后装入模具,在加热的同时施加压力,使成形和烧结同时进行。这种方法可以提高材料的致密度,增强界面结合,从而提高复合材料的热导率。
       高温高压烧结法(HPHT):利用较高的温度和压力对金属混合粉体进行烧结,制备的复合材料致密度高、性能优异。
       放电等离子体烧结(SPS):通过在粉末间直接通入脉冲电流加热烧结,具有加热均匀、升温速度快、烧结温度低、致密度高等特点,适用于制备高导热铜基复合材料。
       4. 合金化和表面改性
       合金化:通过添加其他金属元素,如镍、铬等,可以制备出性能更优的铜合金,进一步提高导热性能。
       表面改性:采用表面改性技术,如化学包覆等,可以改善铜粉与增强相材料的界面结合,提高材料的整体性能。
       综上所述,铜粉末冶金技术通过控制粉末粒度、添加增强相材料、优化烧结工艺以及合金化和表面改性等方法,可以有效改善材料的导热性能。