一种高强度高导电性纳米晶体铜材料及制备方法

摘要

本发明涉及纳米晶体金属材料，具体地说是一种高强度高导电性纳米晶体铜材料及制备方法。将电解沉积纳米金属铜材料在室温下进行激光冲击处理，激光冲击参数为：脉冲频率5ns，冲击功率60~80mJ，光斑尺寸2mm，波长1064nm，选用的涂层是15μm厚的铝箔，约束层采用K9玻璃，采用搭接冲击处理的方法，搭接率为33%，应变率为1×10^-6~1×10^-7/s。本发明制备的纳米晶体铜材料，硬度提高了36~55%，弹性模量提高了60~207%，综合机械性能得到了很大提高，相应的电阻率从ρ=1.52~1.58*下降为ρ=1.34~1.38，能够同时满足高强度和高导电性的需要。

主权项

1.一种高强度高导电性纳米晶体铜材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1) 利用磁控溅射技术制备三维块状纳米晶体铜材料，具体为：先用10%的HF酸和丙酮除去基片表面的污垢，基片为单面抛光的p型Si（111）；然后用酒精和去离子水清洗，最后把基片放入100℃的干燥箱中烘干备用，实验采用纯度为99.999%的铜靶材，直径为60mm，厚度为3mm，溅射气体为纯度为99.999%的氩气，氩气流量为45sccm，镀膜时系统的背底真空<1.7×10^-5Pa，工作气压为0.5Pa，靶-基间距为90mm，基片温度为150℃，溅射时间为30min，溅射功率80~100W，制得纯度为99.995 ± 0.003wt%、密度为8.91 ± 0.03g/cm³、晶粒尺寸20~150nm、硬度为2.035~2.869GPa，弹性模量为57.054~77.942GPa，电阻率在1.52~1.58的纳米晶体铜材料；2) 制备高强度高导电性纳米晶体铜材料：将上述磁控溅射纳米金属铜材料在室温下进行激光冲击处理，激光冲击参数为：脉冲频率5ns，冲击功率60~80mJ，光斑尺寸2mm，波长1064nm，选用的涂层是15μm厚的铝箔，约束层采用K9玻璃，采用搭接冲击处理的方法，搭接率为33%，应变率为1×10^-6~1×10^-7/s。