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燃烧反应原位合成双相陶瓷增强铜基复合材料

朱晓光  
【摘要】:本论文研究(TiB_2+Al_2O_3)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B_2O_3、TiO_2、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(TiB_2+Al_2O_3)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(TiB_2+Al_2O_3)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(TiB_2+Al_2O_3)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(TiB_2+Al_2O_3)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(TiB_2+Al_2O_3)颗粒增强铜基复合材料/SiC的干滑动磨损行为,结果表明:(TiB_2+Al_2O_3)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(TiB_2+Al_2O_3)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℃。


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