銅粉末冶金技術可以通過多種方式改善材料的導熱性能,以下是具體的改善方法:
1. 控制粉末粒度和燒結條件
通過粉末冶金工藝,可以精確控制銅粉的粒度和分布,使得材料的導電和導熱性能得到顯著優化。例如,通過控制粉末的粒度和燒結條件,可以制備出高導電率和高導熱率的銅基材料。
2. 添加增強相材料
碳納米管(CNT):采用CNT作為銅基增強體,可以制備出強度和傳導性能都優異的銅基復合材料。但CNT極易團聚,難以均勻分布于基體中,因此需要對CNT表面進行改性處理,如酸化和化學鍍覆,以提高其在銅中的分散性和界面結合能力。
石墨:在石墨薄膜表面電沉積金屬鎳作為過渡層,可以增強石墨和銅界面的擴散,有效提高銅和石墨的界面結合力,從而提升復合材料的導熱性能。
金剛石:通過粉末冶金法將金剛石顆粒與銅粉混合均勻后冷壓成型,再在隔絕空氣的條件下燒結,可以制備出高導熱的銅/金剛石復合材料。例如,采用熱壓燒結法制備的金剛石/銅復合材料,其熱導率可達721 W/(m·K)。

3. 優化燒結工藝
熱壓燒結法:將增強體和銅粉混合均勻后裝入模具,在加熱的同時施加壓力,使成形和燒結同時進行。這種方法可以提高材料的致密度,增強界面結合,從而提高復合材料的熱導率。
高溫高壓燒結法(HPHT):利用較高的溫度和壓力對金屬混合粉體進行燒結,制備的復合材料致密度高、性能優異。
放電等離子體燒結(SPS):通過在粉末間直接通入脈沖電流加熱燒結,具有加熱均勻、升溫速度快、燒結溫度低、致密度高等特點,適用于制備高導熱銅基復合材料。
4. 合金化和表面改性
合金化:通過添加其他金屬元素,如鎳、鉻等,可以制備出性能更優的銅合金,進一步提高導熱性能。
表面改性:采用表面改性技術,如化學包覆等,可以改善銅粉與增強相材料的界面結合,提高材料的整體性能。
綜上所述,銅粉末冶金技術通過控制粉末粒度、添加增強相材料、優化燒結工藝以及合金化和表面改性等方法,可以有效改善材料的導熱性能。