炭-銅合金體系的界面行為和炭纖維織物增強銅基復合材料制備.pdf

1、炭、銅合金的潤濕性是決定炭銅復合材料制備工藝成敗和性能優(yōu)劣的關鍵，而且對炭材料與傳統(tǒng)銅合金的連接也有重要影響。本文以炭－銅合金體系為研究對象，采用座滴法研究1300℃、真空條件和不同保溫時間條件下銅合金體系在石墨基底上的潤濕性，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和X射線衍射（XRD）觀察銅合金與炭的界面層結(jié)合和分析界面的物相成分。同時嘗試采用無壓浸滲方法制備一種新型炭纖維織物增強銅基復合材料，來滿足高要求的電子封裝材料和滑動導電材料，利用SE

2、M和XRD分析其復合材料的顯微結(jié)構(gòu)和相組成，并測定其熱導率及熱膨脹系數(shù)。
　　研究表明：熔融的Cu-Cr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Cr含量相同時，當保溫時間從0min增加到30min時，C/Cu-Cr合金之間的潤濕角降低，但保溫時間超過30min增加時，C/Cu-Cr合金之間的潤濕角不在降低。在保溫時間相同時，Cr含量高于2％，Cr對C/Cu的潤濕性影響不大。
　　熔融的Cu-V合金在石墨板上潤濕實驗中，在V含量相同時，當

3、保溫時間從0min增加到30min時，C/Cu-V合金之間的潤濕角降低，但保溫時間超過30min增加時，C/Cu-V合金之間的潤濕角不在降低。在保溫時間相同時，V含量高于2%，V含量可以改善C/Cu的潤濕性。
　　熔融的Cu-Ti和Cu-Zr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Ti、Zr含量相同時，保溫時間的延長都可以改善C/Cu合金的潤濕性。在保溫時間相同時，隨著Ti、Zr含量的提高，C/Cu的潤濕性也得到改善。Cu-Ti合金和Cu-Z

4、r合金與C的界面層結(jié)構(gòu)均為C/“富銅區(qū)”/碳化物/Cu，提出了一種新的潤濕機制—“溶解—反應產(chǎn)物驅(qū)動潤濕機制”。同時發(fā)現(xiàn)當保溫時間60min，爐溫為1300℃時，Cu-10%Zr與C的潤濕性最佳。熔融的Cu-Ti和Cu-Zr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Ti、Zr含量相同時，保溫時間的延長都可以改善C/Cu合金的潤濕性。在保溫時間相同時，隨著Ti、Zr含量的提高，C/Cu的潤濕性也得到改善。Cu-Ti合金和Cu-Zr合金與C的界面層結(jié)構(gòu)均

5、為C/“富銅區(qū)”/碳化物/Cu，提出了一種新的潤濕機制—“溶解—反應產(chǎn)物驅(qū)動潤濕機制”。同時發(fā)現(xiàn)當保溫時間60min，爐溫為1300℃時，Cu-10%Zr與C的潤濕性最佳。在潤濕實驗的基礎上，采用無壓浸滲方法制備了Cf/Cu復合材料。這是一種纖維整體織物增強銅基復合材料。
　　研究表明：炭纖維在銅合金基體中分布均勻，基體中沒有孔洞和缺陷，炭與銅兩相之間形成ZrC層；隨Zr含量提高，復合材料的ZrC界面層厚度增大，其熱導率及熱膨脹系