铜包铁粉是一种省铜、环保、低成本的粉末冶金材料,开发出品质合格的铜包铁粉具有重要的现实意义和极大的工业应用价值。然而,现有的混合扩散法和化学镀法都因各自的一些问题限制了它们的进一步推广应用。为此,本文以工艺环保、包覆均匀及界面结合牢靠为视角,提出了机械化学法制备铜包铁粉的新工艺,即利用机械力化学效应将超细氧化铜粉包覆在铁粉上,通过氢气还原与烧结获得了合格的铜包铁粉。机械化学法制备铜包铁粉的关键点是制备出合格的前驱体Fe-Cu O复合粉。在机械力作用下,Fe和Cu O发生了氧化-还原反应,XRD检测分析得出的产物为Fe₃O₄、Cu、Cu₂O,与热力学计算结果相符。正是依靠这种强大的机械力作用,才使得细小的Cu O粒子均匀地粘附在Fe粒子的表面上并产生牢固的机械结合和反应结合。此外,研究表明,粗糙及多孔的铁粉颗粒表面结构、大的粒径比(D_Fe/D_{Cu O})、合适的配料比及复合时间更有利于Fe和Cu O粒子的复合。氢气还原与烧结过程决定铜包覆层的形成、组织致密化以及Fe-Cu相界面的结合。研究表明,铁氧化物和铜氧化物能够很好地被H₂还原;新相Cu优先在Fe颗粒表面上的接触部位和缺陷处生核,并以此为基础结晶长大形成Fe-Cu相界面;此外,提高烧结温度、降低Cu O的粒度、增加烧结时间均可促进扩散传质过程,使铜包覆层致密化。以铜包覆层的包覆率为试验指标,选取4因素3水平的正交表L₉（3⁴）设计试验,通过极差分析和方差分析得出,各因素对包覆率影响的主次顺序为复合时间>配料比>烧结温度>烧结时间;最佳因素水平组合为铁粉与氧化铜粉的配比为3:1、复合时间为20min、氢气还原温度为900℃、烧结时间为1h,此时铜包覆率不低于95%,铜包覆层厚度2-5μm。最后,研究了铜包铁粉的Fe-Cu相界面的结合特性,分析认为,Fe、Cu两相满足物理、化学及力学相容性,Fe-Cu相界面的结合由反应结合、润湿结合和机械结合组成,三者共同作用保证了牢靠的相界面结合。本文的研究结果不仅有助于机械化学法制备包覆型粒子的研究,也为探索环保、经济、可行的铜包铁粉制备工艺做出了新的尝试。