化学镀法制备Cu-B4C复合粉体及其复相陶瓷的烧结

论文摘要

碳化硼是一种有着许多优良性能的重要特种陶瓷,现已被国内外广泛用作防弹材料、防辐射材料、切割研磨工具以及原子反应堆控制和屏蔽材料等,但极易脆裂和高于2000℃的烧结温度仍然是一个很严重的制约因素。向碳化硼中添加金属相制成复合材料能够显著改善碳化硼的韧性,降低其烧结温度,因此,制备碳化硼复相陶瓷越来越被人们所关注。为了改善金属与陶瓷之间的润湿性,使金属在复合粉体中的分布更均匀,本文以B4C粉为原料,采用化学镀的方法制备了Cu-B4C复合粉体,随后又高温烧结制备了Cu-B4C复相陶瓷,对其性能进行了研究。首先,采用化学镀的方法成功地对碳化硼颗粒表面进行镀覆,制备了不同含铜量的Cu-B4C复合粉体。系统地研究了施镀温度、初始pH值、还原剂浓度、主盐浓度、稳定剂等对陶瓷粉体化学镀增重、镀速、物相组成及表面形貌的影响,并得出较好的施镀条件。综合考虑,施镀温度40～50℃,初始pH值12.5～13,主盐质量浓度20～28g/L,还原剂浓度12～24ml/L,稳定剂（联吡啶和亚铁氰化钾）各8mg/L是比较适宜的施镀条件。通过调节装载量,可以获得不同含铜量的Cu-B4C复合粉体。其次,以采用化学镀方法制备的不同含铜量的Cu-B4C复合粉体为原料,在氢气气氛下,于1000℃无压烧结制备了Cu-B4C复相陶瓷,并研究了其物相组成、显微结构及性能。结果表明:复相陶瓷主要由Cu和B4C组成;显气孔率随w（Cu）的增加先减小后增大,w（Cu）约为18.67%时,材料的显气孔率最小,为17.86%;w（Cu）的增加有利于降低材料的常温电阻率,w（Cu）约为47.26%时,材料常温电阻率为8.7×10-4Ω·cm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属-陶瓷复合材料的研究概况
• 1.2.1 金属-陶瓷复合材料的研究现状
• 1.2.2 金属-陶瓷复合粉体的制备方法
• 1.2.3 金属陶瓷复合材料制备需注意的几个原则
• 1.2.4 金属-陶瓷复合材料的应用
• 1.3 化学镀
• 1.3.1 化学镀的概况
• 1.3.2 化学镀的机理
• 1.3.3 镀液组成及其作用
• 1.4 碳化硼研究概况
• 1.4.1 碳化硼的晶体结构
• 1.4.2 碳化硼的性能
• 1.4.3 碳化硼的制备
• 1.4.4 碳化硼的烧结
• 1.4.5 碳化硼的应用
• 1.5 本课题的提出及主要研究内容
• 1.5.1 本课题的提出
• 1.5.2 主要研究内容
• 4C复合粉体'>第2章 化学镀法制备Cu-B₄C复合粉体
• 2.1 引言
• 2.2 实验原料
• 2.3 实验设备
• 2.4 实验工艺
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 陶瓷粉体的预处理
• 2.5.2 陶瓷粉体化学镀铜工艺
• 2.6 镀后粉体增重及镀速的测定
• 2.7 镀后粉体的分析与检测
• 2.8 化学镀铜过程中的反应及原理分析
• 2.9 温度对化学镀的影响
• 2.9.1 温度对粉体增重的影响
• 2.9.2 温度对镀速的影响
• 2.9.3 温度对相组成的影响
• 2.9.4 温度对粉体表面形貌的影响
• 2.10 pH对化学镀的影响
• 2.10.1 pH对粉体增重的影响
• 2.10.2 pH对镀速的影响
• 2.10.3 pH对相组成的影响
• 2.10.4 pH对表面形貌的影响
• 2.11 还原剂（甲醛）浓度对化学镀的影响
• 2.11.1 还原剂（甲醛）浓度对粉体增重的影响
• 2.11.2 还原剂（甲醛）浓度对镀速的影响
• 2.11.3 还原剂（甲醛）浓度对物相组成的影响
• 2.11.4 还原剂（甲醛）浓度对表面形貌的影响
• 4·5H₂O）质量浓度对化学镀的影响'>2.12 主盐（CuSO₄·5H₂O）质量浓度对化学镀的影响
• 4·5H₂O）质量浓度对粉体增重的影响'>2.12.1 主盐（CuSO₄·5H₂O）质量浓度对粉体增重的影响
• 4·5H₂O）质量浓度对镀速的影响'>2.12.2 主盐（CuSO₄·5H₂O）质量浓度对镀速的影响
• 4·5H₂O）质量浓度对物相组成的影响'>2.12.3 主盐（CuSO₄·5H₂O）质量浓度对物相组成的影响
• 4·5H₂O）质量浓度对表面形貌的影响'>2.12.4 主盐（CuSO₄·5H₂O）质量浓度对表面形貌的影响
• 2.13 稳定剂对化学镀的影响
• 2.13.1 稳定剂对粉体增重的影响
• 2.13.2 稳定剂对镀速的影响
• 2.13.3 稳定剂对相组成的影响
• 2.13.4 稳定剂对表面形貌的影响
• 2.14 装载量对化学镀的影响
• 2.14.1 装载量对粉体增重及含铜量的影响
• 2.14.2 装载量对镀速的影响
• 2.14.3 装载量对相组成的影响
• 2.14.4 装载量对表面形貌的影响
• 2.15 本章小结
• 4C复相陶瓷的烧结'>第3章 Cu-B₄C复相陶瓷的烧结
• 3.1 引言
• 3.2 实验原料
• 3.3 试样成型
• 3.4 试样烧结
• 3.4.1 真空碳管炉烧结
• 3.4.2 氢气气氛烧结
• 3.5 材料的表征与分析
• 3.5.1 XRD表征与分析
• 3.5.2 SEM-EDS表征与分析
• 3.6 材料的结构与性能
• 3.6.1 实验原理及方法
• 3.6.2 材料的显气孔率和体积密度
• 3.6.3 材料的常温导电性能
• 3.7 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文