化学镀铜TiB2颗粒增强铜基复合材料的制备与性能研究

论文摘要

本文探讨了在TiB2颗粒表面进行化学镀铜的基本工艺方法,研究了装载量、温度、甲醛的初始量和pH值对镀铜效果的影响,对镀后的颗粒表面形貌和镀液的颜色进行了观察,优化选择了装载量为6g/L、温度为6065oC、pH值为12.513和甲醛初始量为15ml/L的镀铜工艺。SEM、EDS和XRD分析结果表明,TiB2颗粒表面成功镀覆了铜层,颗粒包覆比较完整,镀铜的晶粒尺寸在35nm左右。采用粉末冶金法制备了TiB2表面经过化学镀铜处理的TiB2/Cu复合材料,体积分数分别为5%、10%和15%,同时制备了纯铜基体和体积分数为15%的TiB2表面未镀铜的TiB2/Cu复合材料。利用OM、SEM和TEM等手段对TiB2/Cu复合材料的微观组织进行了观察和分析,进行了常温力学性能和导电性能及干滑动摩擦条件下的摩擦磨损性能研究。结果表明,TiB2颗粒镀铜后改善了颗粒和基体的润湿,经过镀铜处理制得的复合材料,颗粒能够比较均匀的分布在铜基体中,且常温力学性能和导电性也优于未镀铜的;随着镀铜TiB2颗粒的增加,TiB2/Cu复合材料的抗拉强度和硬度逐渐增加,均优于纯铜;而TiB2/Cu复合材料的导电率是逐渐降低的。化学镀铜处理改善了TiB2颗粒和铜基体的界面结合,从而也提高了复合材料的磨损性能,经过化学镀铜处理的复合材料的摩擦磨损性能要优于未经过镀铜处理的。随载荷增加,化学镀铜TiB2/Cu复合材料的摩擦系数和体积磨损量增加;在相同的摩擦磨损条件下,随着TiB2体积分数的增加,摩擦系数和磨损量有降低的趋势。分析讨论了复合材料的摩擦磨损机制,在载荷为2080N时铜基体的磨损机制为粘着磨损;5vol.%TiB2（C）/Cu和10vol.%TiB2（C）/Cu复合材料是以粘着磨损为主,伴有氧化磨损的混合磨损机制;15vol.%TiB2（C）/Cu复合材料是以粘着磨损为主,伴有氧化磨损和轻微的磨粒磨损的混合磨损机制;15vol.%TiB2（U）/Cu复合材料的磨损机制为磨粒磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现
• 1.3 铜基复合材料
• 1.3.1 纤维增强铜基复合材料
• 1.3.2 颗粒增强铜基复合材料
• 1.4 颗粒增强铜基复合材料增强相的选择
• 1.4.1 外加颗粒增强相
• 1.4.2 原位反应生成颗粒增强相
• 1.5 颗粒增强铜基复合材料的制备方法
• 1.5.1 铸造法
• 1.5.2 粉末冶金
• 1.5.3 机械合金化法
• 1.5.4 喷雾沉积
• 1.5.5 溶胶-凝胶法
• 1.5.6 热化学法
• 1.5.7 内氧化法
• 1.5.8 高温自蔓延法
• 1.5.9 反应热压法
• 1.6 化学镀铜概述
• 1.6.1 化学镀铜溶液的配方组成
• 1.6.2 化学镀的影响因素
• 1.6.3 化学镀覆金属的特点
• 1.6.4 颗粒表面化学镀铜的研究现状
• 1.7 颗粒增强金属基复合材料的摩擦磨损性能
• 1.7.1 粘着磨损
• 1.7.2 磨粒磨损
• 1.7.3 接触疲劳磨损
• 1.7.4 氧化磨损
• 1.8 主要研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验材料
• 2颗粒增强铜基复合材料的制备'>2.2 TiB₂颗粒增强铜基复合材料的制备
• 2颗粒表面化学镀铜'>2.2.1 TiB₂颗粒表面化学镀铜
• 2.2.2 铜基复合材料的热压烧结及热挤压
• 2.3 材料的分析测试方法
• 2.3.1 X-射线衍射分析
• 2.3.2 微观组织分析
• 2.3.3 致密度测试
• 2.3.4 硬度测试
• 2.3.5 拉伸试验
• 2.3.6 导电性能测试
• 2.3.7 摩擦磨损性能测试
• 2表面化学镀铜的研究'>第3章 TiB₂表面化学镀铜的研究
• 3.1 引言
• 3.2 化学镀的基本原理
• 3.3 化学镀铜的预处理
• 2颗粒的粗化'>3.3.1 TiB₂颗粒的粗化
• 2颗粒的敏化'>3.3.2 TiB₂颗粒的敏化
• 2颗粒的活化'>3.3.3 TiB₂颗粒的活化
• 3.4 镀液的配制及试验过程
• 3.4.1 化学镀铜镀液的配制
• 3.4.2 化学镀铜的试验过程
• 3.5 化学镀铜试验的分析及工艺优化
• 3.5.1 工艺优化思路
• 3.5.2 装载量的影响
• 3.5.3 温度的影响
• 3.5.4 甲醛初始量的影响
• 3.5.5 pH 值的影响
• 2颗粒'>3.5.6 优化后的镀铜TiB₂颗粒
• 3.5.7 XRD 分析
• 3.6 本章小结
• 2/Cu 复合材料的制备及组织和力学性能分析'>第4章 TiB₂/Cu 复合材料的制备及组织和力学性能分析
• 4.1 引言
• 2/Cu 复合材料的制备'>4.2 TiB₂/Cu 复合材料的制备
• 4.2.1 球磨混粉
• 4.2.2 热压烧结
• 4.2.3 热挤压成型
• 2/Cu 复合材料组织的影响'>4.3 热挤压对TiB₂/Cu 复合材料组织的影响
• 2/Cu 复合材料的组织'>4.3.1 烧结态TiB₂/Cu 复合材料的组织
• 2/Cu 复合材料的组织'>4.3.2 挤压态TiB₂/Cu 复合材料的组织
• 2/Cu 复合材料挤压前后的致密度'>4.4 TiB₂/Cu 复合材料挤压前后的致密度
• 2/Cu 复合材料常温力学性能'>4.5 TiB₂/Cu 复合材料常温力学性能
• 2/Cu 复合材料的硬度'>4.5.1 TiB₂/Cu 复合材料的硬度
• 2/Cu 复合材料的室温拉伸性能'>4.5.2 TiB₂/Cu 复合材料的室温拉伸性能
• 2/Cu 复合材料的界面结合'>4.6 化学镀铜TiB₂/Cu 复合材料的界面结合
• 4.7 本章小结
• 2/Cu 复合材料导电及摩擦磨损性能研究'>第5章 TiB₂/Cu 复合材料导电及摩擦磨损性能研究
• 5.1 引言
• 2/Cu 复合材料的导电性能'>5.2 TiB₂/Cu 复合材料的导电性能
• 2/Cu 复合材料的摩擦磨损性能'>5.3 TiB₂/Cu 复合材料的摩擦磨损性能
• 5.3.1 摩擦磨损的影响因素
• 2/Cu 复合材料的摩擦系数分析'>5.3.2 TiB₂/Cu 复合材料的摩擦系数分析
• 2/Cu 复合材料的磨损性能'>5.3.3 TiB₂/Cu 复合材料的磨损性能
• 2/Cu 复合材料的磨面及磨损机制分析'>5.3.4 TiB₂/Cu 复合材料的磨面及磨损机制分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢