Cu-Ti-,3-SiC-,2--C-,f-復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、碳纖維(Cf)具有高比強(qiáng)度、高比模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、熱膨脹系數(shù)小和優(yōu)良的自潤(rùn)滑性和減摩性能等一系列優(yōu)異的性能，這些性能使其成為近年來最重要的增強(qiáng)材料之一。碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的電導(dǎo)熱導(dǎo)率高，具有自潤(rùn)滑和抗電弧侵蝕等優(yōu)異性能，是一類很有發(fā)展前途的功能復(fù)合材料。新型層狀陶瓷材料Ti3SiC2集金屬和陶瓷的優(yōu)良性能于一身，如低密度、高熔點(diǎn)、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、高彈性模量、高斷裂韌性、耐氧化、耐熱震、易加工

2、等。更有意義的是它具有超低的摩擦系數(shù)和優(yōu)良的自潤(rùn)滑性能。Ti3SiC2對(duì)于Cu是一種有效的陶瓷增強(qiáng)相。因此在銅基體中引入一部分Ti3SiC2，可以起到彌散強(qiáng)化的作用，使復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的性能。 本論文通過電鍍和化學(xué)鍍來解決碳纖維、Ti3SiC2與銅基體的潤(rùn)濕性和均勻分布問題，將Cf強(qiáng)化Cu與Ti3SiC2彌散強(qiáng)化Cu結(jié)合，采用泥漿擠壓法和熱壓燒結(jié)制備出Cu/Ti3SiC2/Cf復(fù)合材料。該材料將綜合Cf、Cu和Ti3SiC2

3、的優(yōu)良性能，從而成為一種值得研究的新型銅基功能復(fù)合材料。 本文開展燒結(jié)溫度對(duì)復(fù)合材料性能影響的研究，考察了燒結(jié)溫度對(duì)材料界面的影響。在燒結(jié)溫度高于900℃時(shí)，銅和Ti3SiC2的反應(yīng)源于Si和Cu的相互擴(kuò)散，兩者的相對(duì)含量是決定界面處生成物質(zhì)的主要因素，Ti3SiC2含量較低時(shí)，界面處隨著燒結(jié)溫度升高，Ti3SiC2中的Si溶入銅中，形成Cu(Si)固溶體；由于Si在Cu中的固溶度只有8％，所以在Ti3SiC2含量高于50％時(shí)，

4、多余的Si則與銅反應(yīng)生成金屬間化合物，如Cu5Si、Cu15Si4，以及(Cu，Si)η’相。隨著反應(yīng)進(jìn)行，Ti3SiC2含量減少，Tic含量增多；研究發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，材料的密度、致密度、硬度和電阻率都變大；研究發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的最佳燒結(jié)溫度為800℃～850℃。 在燒結(jié)溫度為850℃時(shí)，制備不同纖維含量的Cu/Ti3SiC2/Cf復(fù)合材料，研究了纖維含量對(duì)復(fù)合材料的密度致密度、電阻率、硬度、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響；