论文摘要
目前颗粒增强铜基复合材料的研究中增强相主要集中在两类:硬质合金（钢颗粒、钨颗粒等）和金属陶瓷（Al2O3、SiC、TiN、AlN、TiB2、ZrO2、WC等）,其中Al2O3和SiC研究的较多。ZnO是一种宽带隙Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,具有优良的光学和电学性质,并且价格便宜、无毒。现在已经有其增强银的复合材料的报道,但国内外对ZnO增强铜基的复合材料的研究较少,本研究对ZnO/Cu复合材料的制备工艺与性能进行了初步探索。考察它们对铜的增强效果,以期获得具有良好的导电性与强度统一的新型的铜基复合材料。本文采用粉末冶金法制备了含不同质量ZnO的铜基复合材料,在复合材料的制备与工艺优化过程中,采用四因素三水平正交回归实验设计;对并制得的含不同质量ZnO的ZnO/Cu复合材料进行了显微组织观察与分析、相结构鉴定以及基本的物理和力学性能检测,包括对密度、硬度和电导率、压缩、弯曲和磨损以及腐蚀等进行了考察。结果表明:1. X射线衍射分析表明,本实验所制备的ZnO/Cu复合材料中没有其它物相生成。2.通过扫描电镜对试样进行形貌观察和微区成分分析,结果表明在ZnO/Cu复合材料中, Cu和ZnO两相存在明显的界面,产生相互扩散,两相结合良好,且Cu的扩散能力大于ZnO。3.与相同工艺制备的紫铜相比,复合材料的硬度有了很大程度的提高,而电导率降低不明显。随着ZnO质量分数的增加,材料的密度和电导率都呈下降趋势,而硬度先增大后减小。当ZnO质量百分含量为10%时,复合材料具有最好的综合性能,密度达98%以上、硬度、电导率分别HV98和41.5MS/m。4. ZnO/Cu复合材料的耐磨性优于同条件下制备的纯铜样品。在ZnO含量较少时ZnO/Cu复合材料的磨损机制为粘着磨损;随ZnO含量的增多,复合材料的磨损机制转变为粘着磨损和疲劳剥层磨损相结合,随ZnO含量的增多还会出现了磨料磨损。
论文目录
摘要ABSTRACT第一章 绪论§1-1 复合材料概述§1-2 铜基复合材料1-2-1 铜基复合材料的研究背景1-2-2 铜基复合材料的分类1-2-3 颗粒增强铜基复合材料§1-3 铜基复合材料的颗粒增强机制§1-4 铜基复合材料的常用制备工艺与方法1-4-1 机械合金化法1-4-2 原位自生成法1-4-3 喷射沉积法1-4-4 颗粒表面化学包覆法1-4-5 粉末冶金法§1-5 颗粒增强铜基复合材料的研究进展§1-6 本课题的主要研究内容第二章 实验材料、设备和方法§2-1 实验材料2-1-1 复合材料制备用原材料2-1-2 原材料的性质§2-2实验仪器及设备2-2-1 材料制备用仪器与设备2-2-2 材料性能测试用仪器与设备§2-3 实验设计与方法2-3-1 材料的制备工艺过程2-3-2 制备方法2-3-3 材料的性能测试第三章 复合材料制备工艺研究§3-1 混料工艺3-1-1 影响球磨的因素3-1-2 球磨参数§3-2 压制工艺3-2-1 压制过程3-2-2 压制压力的确定§3-3 烧结工艺3-3-1 样品的初压、初烧工艺3-3-2 样品的复压、复烧及塑性变形工艺第四章 复合材料制备工艺参数的优化§4-1 引言§4-2 复合材料制备的正交设计实验设计4-2-1 正交表来安排试验的原则4-2-2 直观分析的目的与方法4-2-3 正交设计实验§4-3 正交设计实验结果分析4-3-1 基于相对密度作为参考标准的工艺优化4-3-2 基于显微硬度作为参考标准的工艺优化4-3-3 基于电导率作为参考标准的工艺优化4-3-4 综合三种参考标准的工艺优化§4-4 本章小结第五章 复合材料的微观组织分析与性能研究§5-1 材料的微观组织分析5-1-1 物相分析5-1-2 显微组织观察及分析5-1-3 微区成分分析§5-2 ZnO含量对铜基复合材料物理性能的影响5-2-1 复合材料的成分5-2-2 ZnO含量对铜基复合材料密度的影响5-2-3 ZnO含量对铜基复合材料显微硬度的影响5-2-4 ZnO含量对铜基复合材料导电性的影响§5-3 ZnO含量对铜基复合材料力学性能的影响5-3-1 颗粒增强金属基复合材料的弯曲断裂5-3-2 ZnO含量对铜基复合材料抗弯性能的影响5-3-3 ZnO含量对铜基复合材料压缩性能的影响§5-4 复合材料的耐蚀性能研究5-4-1 腐蚀的相关理论5-4-2 复合材料的电化学测试5-4-3 复合材料的电极电位测定结果与分析5-4-4 复合材料的极化曲线测定结果与分析§5-5 本章小结第六章 复合材料的磨损性能§6-1 引言§6-2 复合材料摩擦磨损性能简介§6-3 复合材料摩擦磨损性能测试与分析6-3-1 ZnO颗粒含量对摩擦磨损性能的影响6-3-2 复合材料的微观组织观察与分析6-3-3 复合材料的磨屑观察与分析§6-4 本章小结第七章 结论参考文献致谢攻读学位期间所取得的相关科研成果
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