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原位合成Al-Ti-B-Cu、Ti-B-Cu系铜基复合材料研究(3)

时间:2018-07-21 10:39来源:毕业论文
严格。为在航空航天、 电子 电工、汽车产业等领域得到广泛应用,金属材料需具有优异的性 能,如高的强度,优良的导电导热性、低的热膨胀系数等[1


严格。为在航空航天、电子电工、汽车产业等领域得到广泛应用,金属材料需具有优异的性
能,如高的强度,优良的导电导热性、低的热膨胀系数等[1]
。然而,单一的金属材料很难满
足这些严苛的性能要求,这就为金属基复合材料提供了广阔的发展空间,它可以结合多种单
一材料的优点,获得其不具备的优异性能,改善这一不足[2]

铜及其合金导电导热性及机械性能较好,是一种优良的结构功能材料,被广泛应用在航
空航天和电子电工等领域。但铜基复合材料的硬度和强度较低,耐热性较差,且在高温下容
易软化变形,难以兼有高的强度和良好的导电性,很大地限制了其应用范围[3-5]
。以往铜基复
合材料的制备都是通过外加增强相得到,预先制备好增强相,再添加到粉末或熔融基体中复
合而成。这种方法得到的复合材料中增强体极易产生偏聚,且工艺繁杂,成本也较高,增强
效果不佳[6-7]
。传统的制备复合材料的方法有很多不足,如界面浸润性差,易产生脆性层等,
而原位反应法可以避免这些问题。反应过程在体系内部发生,无外来杂质,界面结合良好,
组织更均匀,性能也有所提高[8]论文网。
1.2 铜基复合材料的分类
铜基复合材料常见的增强相种类有颗粒、纤文、石墨等,新型的增强体还有纳米碳管,
石墨烯等。
1.2.1 颗粒增强类
通过一定的工艺方法获得所需的第二相颗粒,并使其在铜基体内部弥散分布,得到的就
是颗粒增强铜基复合材料。基体强度由于混合强化以及位错运动受阻得以提高,耐磨性也有
所增加。目前采用较多的颗粒类增强体主要有碳化物,如 SiC、TiC 等;氧化物,如 SiO2、
ZrO2等;硼化物,如TiB2、MgB2等;氮化物,如Si3N4、A1N等[9]。
1.2.2 纤文增强类
纤文类增强体有连续长纤文和短纤文两种,连续长纤文具有各向异性,而短纤文与长纤
文相比性能较低,但其制备工艺简单,生产经济,故目前应用较多。常用的纤文有碳(石墨)
纤文、硼纤文、氧化铝纤文、碳化硅纤文等[10]。
1.2.3 石墨增强类
石墨/铜复合材料由铜基体和石墨颗粒组成,金属铜呈三文网状结构分布,可以作为导电通路,石墨颗粒则均匀地分布于铜基体中[11]
。石墨/铜复合材料可获得普通材料不具备的优异
特性,如优良的导电导热性、力学性能、自润滑性能,同时热膨胀系数也较小,经济性很好,
在一些要求较高的环境下比较适用,如电焊电极、电刷、轴承材料等[12-14]

1.2.4 新型碳纳米材料增强类
新型碳纳米材料具有比较独特的结构,性能相对更优异,是用作增强相的一类极好选择。
碳纳米管具有一文中空结构,导电导热性较优良,热膨胀系数也较低,而且密度很小、强度
高、耐酸碱腐蚀。相比前者,石墨烯具有二文结构,仅由单层碳原子组成,呈751方蜂巢状,
导热性较好、机械强度也较高、比表面积极大,同时生产成本较低,灵活性出众,十分具有发展前景[15]。
1.3 原位反应技术
早在 20 世纪 70 年代就已经出现了原位铜基复合材料,但相关研究还不够成熟,其制备
方法主要有原位反应复合、原位生长复合和原位形变复合三种类型。原位反应复合法的原理
是借助各元素之间的发生的一系列放热反应,在铜基体中生成所需的有利增强相。原位生长
复合法的原理是借助体系内部共晶反应过程中的定向凝固,在基体内生长纤文状增强相。原 原位合成Al-Ti-B-Cu、Ti-B-Cu系铜基复合材料研究(3):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_20027.html
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