基于特征參量的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料制備及其性能研究.pdf

1、彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料因具有優(yōu)良的高強(qiáng)高導(dǎo)性能、抗磨損性能以及抗高溫軟化性能而備受關(guān)注。彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的主要特征是在銅基體中彌散分布著細(xì)小的彌散強(qiáng)化相顆粒，彌散強(qiáng)化相顆粒主要特征參量包括：顆粒自身特性表征參量；顆粒在銅基體中的分布特征參量（數(shù)量、大小和間距等）。由于彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料具有的優(yōu)越性能與彌散強(qiáng)化相顆粒的特征參量密不可分，因此彌散強(qiáng)化相顆粒特征參量的設(shè)計(jì)問(wèn)題是彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料應(yīng)用中的首要問(wèn)題。
　　本文以Al2

2、O3、SiO2、SiC和MgO四種不同彌散相納米顆粒為研究對(duì)象，采用粉末冶金法制備了不同增強(qiáng)相顆粒的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料，將制備的彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料經(jīng)熱擠壓后，對(duì)其密度、硬度、導(dǎo)電率和熱膨脹系數(shù)進(jìn)行了測(cè)試，并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了載流摩擦磨損性能測(cè)試；研究了增強(qiáng)相顆粒的特征參量對(duì)復(fù)合材料密度、硬度、導(dǎo)電率、熱膨脹系數(shù)和摩擦磨損性能的影響，以及各性能之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡（ SEM）、能譜儀（EDS）以及透射電鏡（TE

3、M）對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行微觀組織分析，以期為彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的制備和在載流摩擦領(lǐng)域的材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
　　研究結(jié)果表明：
　　1．隨著納米顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，銅基復(fù)合材料的密度和導(dǎo)電率逐漸降低，硬度先升高后降低，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，當(dāng)體積體積分?jǐn)?shù)達(dá)到2.0％時(shí)，銅基復(fù)合材料的綜合性能較好。微觀組織觀察表明，當(dāng)顆粒體積含量較小時(shí)，增強(qiáng)相顆粒彌散分布在 Cu基體中；隨著納米顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，納米顆粒在銅基體晶界處出現(xiàn)團(tuán)聚。

4、>　　2．隨著納米顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，銅基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)降低，在Al2O3/Cu、SiO2/Cu、SiC/Cu、MgO/Cu四種復(fù)合材料中，從100℃~300℃升溫過(guò)程中 MgO/Cu復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)比 Al2O3/Cu、SiO2/Cu和 SiC/Cu要低，當(dāng)溫度達(dá)到300℃以上時(shí)，SiO2/Cu復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)最低。
　　3．在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著 Al2O3顆粒粒徑的增加，Al2O3/Cu復(fù)合材料的磨損率呈現(xiàn)先降低后