激光熔覆原位合成TiB_2Cu复合材料涂层及其导电性

　　铜基复合材料具有高强度、高导电导热性、较好的耐磨性及高温稳定性。因此，在航空航天、电力电器、机械制造等行业得到广泛应用，已成为研究热点之一1.激光熔覆原位合基金资助：西省教育厅技术基金和华中科技大学激光技术国家重点，激光熔化区分为熔覆区a、过渡区b和热影响区c.d为铜基体。

　　受激光束辐射，涂层厚度约为0.15~ 0.2mm.由于激光功率、扫描速度、光斑直径、试样表层温度、熔化深度不同，从而熔覆层被基体稀释率不同，组织、成分及界面都受到影响。a是溶覆区组织（P=400W，v=10mm/sd=1. 0mm）其中TiB2球状颗粒细小均匀，测量TiB2颗粒尺寸约为300~500nm，界面结合呈冶金状态。功率过低或扫描速度过快，涂层熔化较浅或不充分，功率过高或扫描速度过慢，界面氧化或发生自蔓延反应，均得不到良好的熔覆层组织。由于TiB2的熔点是2980K而其密度（4.52g/cm3）远小于基体Cu的密度（8.9g/cm3）所以在熔池冷却过程中，TiB2优先形核并在Cu液相中上浮，因此在熔覆区内TiB2增强颗粒呈现由上向下逐渐减少的现象。过渡区位于熔覆区与热影响区之间，如b所示，右上部分为熔覆层，对角线部分为界面，左下部分为Cu的再结晶组织。热影响区紧靠基体，如c所示，有基体Cu和重熔Cu两部分。

　　2.3导电性的测定为了进一步说明问题，引入IACS导电率百分值。IACS导电率百分值，其值为国际退火铜标准规定的电阻率对试样电阻率之比乘以100 20°C退火铜的电阻率是0.017 106n-m，把此时的电导率（IACS）定为100 %.本实验中由于测量温度及铜排冷加工过程的影响，所测得的纯铜基底电阻导率为0.017由显微组织分析可知熔覆层厚度约150 ~200故导电性测定试样制备如下：在熔覆区表层沿激光扫描方向切取H=0. =5mm、W=2mm的矩形试样，由铜基体方向机械减磨至0.10.2mm.正、反两面测试，稳流源电流调至0. 5A，由公式R=PP/S得出P=0.8UH（m）。测试数据及结果如表1（表各数据均为三次平均）表1涂层电阻率电压屮V）电阻率（m）正面反面正面反面58从71砍10一由测量数据可知，涂层导电率达82 %IACS以上，与铜相比下降不大。这表明激光原位合成的TiB2/Cu表层复合材料具有良好的导电性，该结果要高于整体TiB2/Cu复合材料，这主要是因为涂层组织均匀、致密的结果。

　　3结论采用优化的激光工艺在铜表面能制备出优良的TiB2/Cu复合材料涂层，涂层分为熔覆区、过渡区和热影响区，TiB2由表及里逐渐减少。TiB2颗粒细小均匀，颗粒尺寸约为300500nm.经四探针法测量，激光熔覆TiB2/Cu复合材料层的导电率可达82上。