燃烧反应原位合成双相陶瓷增强铜基复合材料

论文摘要

本论文研究（TiB2+Al2O3）双相陶瓷颗粒增强铜基复合材料的制备技术及制备材料的组织和性能。通过自蔓延高温合成（SHS）和热压烧结相结合的技术方法,采用B2O3、TiO2、Al粉末、Cu粉末为原料,制备出一种具有良好的电导率、热导率和良好的耐磨损性能的颗粒增强铜基复合材料。 采用XRD、SEM等分析测试技术对自蔓延高温合成的复合粉末进行检测,结果表明:在（TiB2+Al2O3）陶瓷颗粒表面成功镀覆金属铜,结合良好。 通过光学显微镜、TEM、XRD等对制备的（TiB2+Al2O3）陶瓷颗粒增强铜基复合材料块体材料进行了金相组织、微结构分析,结果表明:材料金相组织中弥散分布着团簇状的（TiB2+Al2O3）颗粒;TEM观察表明在基体内存在着尺寸约为1～2μm、弥散分布的（TiB2+Al2O3）颗粒,且颗粒与基体之间界面清晰,增强颗粒对铜基体有良好的增强作用。 利用销-盘式摩擦磨损试验机研究了（TiB2+Al2O3）颗粒增强铜基复合材料/SiC的干滑动磨损行为,结果表明:（TiB2+Al2O3）颗粒增强了Cu基体的抗磨损性能,随着陶瓷颗粒含量的增加,材料的耐磨损率性能逐渐增加。 通过对自蔓延高温合成（SHS）工艺和热压烧结工艺和性能的研究,结果表明:自蔓延高温合成（SHS）合成原始粉料中Cu的最佳配比为60wt%,制备（TiB2+Al2O3）颗粒增强铜基复合材料的最佳陶瓷含量为2.0wt%,最佳烧结工艺是烧结温度为950℃,压力为30MPa,保温和保压时间为2h。 提高陶瓷相的含量,会增加铜基复合材料的耐磨损性能和断裂强度但会降低材料的电导率和热导率;提高烧结温度和和保温时间,会增加铜基复合材料的电导率和热导率但耐磨损性能和断裂强度逐渐减小;所制备的铜基复合材料软化温度均大于900℃。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 铜基复合材料的研究进展
• 1.2 国内外铜基复合材料的研究现状与发展趋势
• 1.3 增强铜基复合材料的分类
• 1.3.1 显微复合铜合金
• 1.3.2 纤维增强铜基复合材料
• 1.3.3 颗粒增强铜基复合材料
• 1.4 金属基复合材料的制备方法
• 1.4.1 反应铸造工艺
• 1.4.1.1 气-液反应生成法
• 1.4.1.2 固-液反应法
• 1.4.1.3 加盐反应法
• 1.4.2 反应合成工艺
• 1.4.2.1 自蔓延高温合成法（SHS）
• 1.4.2.2 放热弥散法（XD）
• 1.4.2.3 机械合金化（MA）
• 1.4.3 反应喷射沉积工艺
• 1.5 研究对象、目的、意义及研究内容和技术路线
• 1.5.1 研究对象
• 1.5.2 研究目标
• 1.5.3 研究内容
• 1.5.4 拟解决的关键问题
• 1.6 拟采取的研究方法、技术路线
• 1.7 预期的研究成果和创新点
• 1.7.1 预期的研究成果
• 1.7.2 创新点
• 2+Al₂O₃）颗粒增强铜基复合材料母料'>第2章 SHS合成（TiB₂+Al₂O₃）颗粒增强铜基复合材料母料
• 2.1 自蔓延高温合成工艺的基本理论
• 2.2 实验原料粉末
• 2.3 试验设备
• 2.4 试验过程分析与讨论
• 2-Al₂O₃）／Cu母料的合成过程'>2.4.1 （TiB₂-Al₂O₃）／Cu母料的合成过程
• 2.4.2 化学反应机理
• 2.5 稀释剂对合成过程的影响
• 2.5.1 对燃烧合成参数的影响
• 2.5.2 对化学相组成的影响
• 2.5.3 对燃烧料颗粒形貌的影响
• 2.6 母料粉末的制备
• 2.7 本章小结
• 2+Al₂O₃）陶瓷含量对颗粒增强铜基复合材料性能的影响'>第3章 （TiB₂+Al₂O₃）陶瓷含量对颗粒增强铜基复合材料性能的影响
• 3.1 有关热压烧结的基本理论
• 3.1.1 烧结传质机理
• 3.1.2 烧结的三个阶段
• 3.2 实验方法及过程
• 3.3 常规物理性能的测试与分析
• 3.3.1 材料密度的测定与分析
• 3.3.2 常温电阻的测定与分析
• 3.3.3 常温热导率的测定与分析
• 3.3.4 抗拉伸强度的测试与分析
• 3.3.5 硬度和软化温度测定与分析
• 3.3.6 耐磨损性能测试与分析
• 3.4 铜基复合材料的显微结构分析
• 3.4.1 金相显微镜分析
• 3.4.2 扫描电子显微镜分析
• 3.5 本章小结
• 2+Al₂O₃）颗粒增强铜基复合材料制备工艺优化'>第4章 （TiB₂+Al₂O₃）颗粒增强铜基复合材料制备工艺优化
• 4.1 实验方法及过程
• 4.2 常规物理性能的测试与分析
• 4.3 显微结构分析
• 4.3.1 扫描电子显微镜分析
• 4.3.2 金相显微镜分析
• 4.3.3 透射电镜分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录：攻读硕士期间发表的论文