【摘 要】
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铜及铜钨合金材料因其良好的导热性能,被加工成散热零部件广泛应用在电子信息、汽车、照明等热管理领域。传统粉末冶金法制备铜及铜钨合金存在烧结密度不均匀、成形精度低以及后处理工序多等问题,已无法满足现今高性能精密零部件的生产需求。金属注射成形（Metal Injection Molding,MIM）是一种先进的粉末冶金净成形技术,可大规模生产结构复杂、小而薄、表面要求高的金属零部件,相较于其他传统粉末工
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铜及铜钨合金材料因其良好的导热性能,被加工成散热零部件广泛应用在电子信息、汽车、照明等热管理领域。传统粉末冶金法制备铜及铜钨合金存在烧结密度不均匀、成形精度低以及后处理工序多等问题,已无法满足现今高性能精密零部件的生产需求。金属注射成形（Metal Injection Molding,MIM）是一种先进的粉末冶金净成形技术,可大规模生产结构复杂、小而薄、表面要求高的金属零部件,相较于其他传统粉末工艺成本与技术优势突出。本文首先针对电子信息领域的电子封装零部件开展了高导热、低热膨胀铜钨合金的MIM技术研究。以铜钨合金（Cu W80）为研究对象,选用三种不同粒度和粒形的破碎铜粉、还原铜粉、雾化铜粉为原料,重点探索了铜粉粒度与粒形对MIM铜钨合金组织与性能的影响。采用图像法定量表征了铜粉的粒度与粒形。还原铜粉粒径粗大、形状规则度高、比表面积小,铜钨喂料流动性能最好,但其与钨粉之间的巨大粒径差异导致注射生坯中存在两相分离或欠注等缺陷;破碎铜粉与水雾化铜粉颗粒都呈枝晶状,平均粒径相当,但破碎铜粉粒度分布更宽,且其微观结构上的规则度、表面光滑程度以及分散程度略优于雾化铜粉。当采用最佳注射参数（注射温度165℃、注射压力90%、注射速度40%）时,破碎铜粉与雾化铜粉制备的铜钨注射生坯致密度高、缺陷少。铜钨生坯的溶剂脱脂主要受扩散控制,铜粉粒度与粒形对生坯溶剂脱脂影响不大,50℃正庚烷中浸泡15h后生坯的石蜡脱率都大于90%。氢气还原气氛烧结后,破碎铜粉混合钨粉制备的MIM铜钨合金的组织与性能最优,其致密度96.2%,硬度235 HV,抗弯强度1200 MPa,热导率128 W/（m·K）,电导率30%IACS。此外,提高喂料粉末装载量结合热等静压（HIP）后处理并未改善以还原铜粉和雾化铜粉为原料的MIM铜钨合金的组织与性能,但HIP能进一步提升以破碎铜粉为原料的MIM铜钨合金的密度与性能。另一方面,针对新能源汽车和照明领域的强制冷却零部件开展了高致密高热导铜MIM技术研究。以聚甲醛为主要粘结剂,研究了粉末氧含量对MIM铜组织与性能的影响。当铜粉粒度相当时,粉末氧含量对注射生坯致密度、重量稳定性以及草酸催化脱脂率几乎无影响。脱脂灰坯经1050℃氢气烧结后,降低粉末氧含量,MIM铜的密度明显提升,高达8.71g/cm~3（致密度97.7%）,但粉末中杂质Cr元素阻止了合金的进一步致密化（铜粉中的氧化铬无法氢气还原）。采用低氧含量粉末制备的MIM铜的力学与物理性能最优,热导率330W/（m·K）、电导率85%IACS、抗拉强度232MPa、伸长率28%,拉伸断口呈典型的韧性断裂。
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