掺杂稀土La减少金刚石/铜复合材料界面缺陷的研究

作者：张晓宇; 许旻^*; 曹生珠; 高恒蛟; 张凯锋; 周晖

来源：稀有金属与硬质合金, 2018, 46(06): 70-76.

• 金刚石/铜复合材料
• 界面缺陷
• 界面修饰
• La
• 第一性原理

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了不同La含量的金刚石/铜复合材料。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪对复合材料的物相组成、界面微观组织和元素分布进行了表征,并通过排水法测试复合材料的致密度和气孔率。基于第一性原理密度泛函理论,对含La的金刚石/铜复合材料界面电子态密度和原子间距变化进行了计算。计算结果表明,La与Cu的电子态密度在费米能级附近存在较宽的赝能隙,二者成键能力强。经周期平板模型能量优化后,La原子与Ti、Cu原子的间距均明显减小;体系中La与Cu的原子间距更小,表明稀土La与Cu基体亲和力更强。实验结果表明,稀土La大量固溶于铜基体内,促生了Cu2La相。随着La含量的增加,存在于复合材料界面处的缝隙、孔洞等缺陷逐渐减少,复合材料的致密度逐渐上升。未添加La的复合材料气孔率为3.48%,而添加7%La的复合材料的气孔率下降至0.42%。金刚石/铜复合材料中掺杂La能有效减少界面缺陷。

• 单位
  兰州空间技术物理研究所