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《南京理工大学》 2018年
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(Al-)Ti-B-Cu系原位合成颗粒增强铜基复合材料的反应机理及性能研究

于竹丽  
【摘要】:本文以Ti-B-Cu、Al-Ti-B-Cu体系为原料,通过原位反应法制备了 TiB2颗粒增强的铜基复合材料,并对两体系分别进行了热力学分析。通过真空烧结两体系,对反应产物进行SEM、TEM、FIB-SEM组织观察和EDS能谱分析,并结合XRD进行物相鉴定。结合DSC曲线探索两体系的反应机理,计算反应活化能。结果表明,两体系均可沿热力学方向反应,均能在Cu基体中形成TiB2颗粒增强相。此外,本论文对两体系制备出的铜基复合材料进行了拉伸、摩擦磨损性能研究。反应机理研究表明:Ti-B-Cu体系在烧结过程中发生了两步化学反应,表观活化能分别为453.94 KJ/mol和1139.85 KJ/mol。Al-Ti-B-Cu体系在烧结过程中发生了三步化学反应,表观活化能分别为 997.68 KJ/mol、823.09 KJ/mol和 2560.71 KJ/mol。显微组织分析表明:不同的增强体含量和球磨时间对复合材料的显微组织存在较大影响。增强体含量为20 vol.%,球磨时间为8h的铜基复合材料具有最佳的显微组织,增强颗粒细小弥散,组织相对均匀。相同条件下,Al-Ti-B-Cu体系中的TiB2颗粒相比Ti-B-Cu体系更为细小,但有少量A13Ti残留在晶界处。拉伸性能研究表明:球磨8h的Ti-B-Cu(20vol.%)体系拉伸性能最佳,抗拉强度达到318.39MPa,相比纯铜提升44.72%,延伸率为8.31%。拉伸断口观察到很多细小的韧窝,说明材料具有良好的韧性。摩擦磨损性能研究表明:增强体含量为20 vol.%时,复合材料的耐磨性能最好,含量为10vol.%时增强效果不佳,30vol.%时增强体团聚,实验过程中易脆断。复合材料的磨损量随载荷的增加不断增加,随滑动速率的增加先减少后增加。磨面存在犁沟和磨屑堆积,磨损机制主要有磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损三种。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TB33

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