纳米AlN颗粒对钨铜复合材料的影响

钨铜复合材料硬度最经常使用的是布氏硬度（HB）或洛氏硬度（HR）。随着AlN添加量以及硬度测量值绘制变化曲线，我们不难得到钨铜复合材料的硬度随着纳米AlN颗粒的添加量的增加而提高，这也说明了AlN颗粒的加入虽然减小了W-W之间的连接，但是其起到了细晶强化和弥散强化的作用，尤其对基体铜有着更好的强化作用。而当添加量超过1%时，硬度的升高趋势变缓，这是因为钨铜复合材料的致密度下降，而导致基体中的孔隙增加。

在抗弯强度方面，当纳米AlN添加量≤1%时，钨铜复合材料的抗弯强度变化并不大，略有降低；而当其添加量＞1%时，强度值发生大幅度下降。其主要是由于一方面致密度发生降低，另一方面是随着AlN纳米颗粒的含量增加，基体晶界上的增强相颗粒分布过多，大大降低了烧结过程中基体W之间的结合率，使得颗粒间的结合强度降低，抗弯强度也随之降低。

从W-Cu/AlN的断口形貌图上看，其烧结体致密度较高，内部没有明显的孔隙存在；从添加AlN的复合材料断口可以看出，其中的颗粒大小非常均匀，颗粒尺寸明显小于钨铜复合材料，这也与烧结体表面形貌分析不谋而合；另外，还能够确定的是添加AlN后的钨铜复合材料断裂面更为平整，这也进一步证实了AlN的加入一方面细化了组织晶粒，另一方面也导致了钨铜复合材料的韧性下降。

此外，由于钨铜复合材料常被用于电加工、电接触等领域，其导电和导热性能是钨铜复合材料最重要的两大性能。传导电流的能力就被称为导电性。各种配比的钨铜导电性各不相同，其中铜含量高其导电性也比较高，反之则导电性比较低。通常用电导率σ来表示它们的导电能力。热导率又称导热系数，是钨铜复合材料导热能力的量度。其指的是当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所传递的热量，一般采用λ或K表示。对于导热性能来说，纳米AlN颗粒的添加并不会降低钨铜复合材料的热导率，相反还会有所升高。这是由于在低添加量时，材料的致密度保持在较高水平，而AlN在纳米级时具有较高的热导率。因而钨铜复合材料中添加纳米AlN颗粒，在保证致密度的前提下，对提高钨铜复合材料的热导率有一定的促进作用。而与之相反，随着AlN添加量的增加，钨铜复合材料的电阻率升高，电导率发生下降。这是由于AlN的电导率低于基体中的钨和铜，其含量的增多必然导致电阻率的升高，即电导率的下降。另外，随着AlN的含量增加，材料的致密度降低，尤其是在添加量≥2%时，致密度下降尤为明显。

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