ZrB2-Cu復(fù)合材料的制備工藝及性能研究.pdf

1、電火花加工用傳統(tǒng)工具電極損耗嚴(yán)重，ZrB2-Cu復(fù)合材料具有優(yōu)良的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、較高的硬度和強(qiáng)度，適合作為新型電極材料，以降低工具損耗，節(jié)省成本。
　　本文利用熱壓燒結(jié)工藝制備了ZrB2-Cu、ZrB2(Ni)-Cu和SiC/ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料。觀察分析材料的物相組成和微觀形貌;并對(duì)材料的力學(xué)性能、電學(xué)性能、熱學(xué)性能以及摩擦磨損性能進(jìn)行了表征和分析。研究結(jié)果表明:
　　(1)以ZrB2和Cu為原料，熱壓燒結(jié)制備了

2、ZrB2-Cu復(fù)合材料。燒結(jié)溫度分別為850℃、900℃和950℃，壓力為20MPa，保溫時(shí)間為5min，升溫速率為90℃/min，真空條件。隨著燒結(jié)溫度的升高，ZrB2-Cu復(fù)合材料的相對(duì)密度升高，硬度和彎曲強(qiáng)度先增大后減小;隨著銅含量的增加，ZrB2-Cu復(fù)合材料的相對(duì)密度和彎曲強(qiáng)度增加，而硬度降低。燒結(jié)溫度為900℃制備的含60vol.％Cu的ZrB2-Cu復(fù)合材料的硬度最大，其值為3.7GPa;含70vol.％Cu的ZrB2-C

3、u復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最大，其值為258MPa。
　　(2)以化學(xué)鍍鎳后的ZrB2和Cu為原料，熱壓燒結(jié)制備ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料。燒結(jié)溫度分別為850℃、900℃和950℃，壓力為20MPa，保溫時(shí)間為5min，升溫速率為90℃/min，真空條件。燒結(jié)溫度為900℃制備的含50vol.％Cu的ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的硬度最大，其值為4.4GPa;含70vol.％Cu的ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度最大，其

4、值為375MPa。復(fù)合材料的熱導(dǎo)率隨著燒結(jié)溫度及銅含量的增加而增加，燒結(jié)溫度為950℃制備的含60vol.％Cu的ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的熱導(dǎo)率最大，其值為191.71W/(m·K)。復(fù)合材料的電阻率隨著燒結(jié)溫度的升高和銅含量的增加而降低，燒結(jié)溫度為900℃制備的含70vol.％Cu的ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的電阻率最小，其值為3.1μΩ·cm。
　　(3)在ZrB2(Ni)-60Cu材料體系中加入SiC，在900℃

5、、20MPa、保溫5min、90℃/min的升溫速率、真空條件下熱壓燒結(jié)制各出SiC/ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料。加入SiC后，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率顯著增加。當(dāng)添加10vol.％粒度為2μm的SiC時(shí)，SiC/ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到最大，其值為221.71W/(m·K)。材料的電阻率隨SiC含量的增加而增加。當(dāng)添加5vol.％SiC時(shí)，SiC/ZrB2(Ni)-Cu復(fù)合材料的電阻率最小，其值為11μΩ·cm。