氧化鋁顆粒彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料的研究.pdf

1、Al2O3/Cu復(fù)合材料是一種具有廣泛應(yīng)用前景的高強(qiáng)度、高電導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)及功能材料。本研究通過(guò)冷壓二次燒結(jié)法制備Al2O3顆粒彌散強(qiáng)化Cu基復(fù)合材料，并對(duì)制得的復(fù)合材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，探討材料制備工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料制備質(zhì)量及性能的影響；利用SEM、EDX等微觀分析技術(shù)對(duì)Al2O3/Cu試樣進(jìn)行分析，研究Al2O3/Cu復(fù)合材料的微觀組織及其與力學(xué)行為的關(guān)系。本文采用壓坯燒結(jié)加復(fù)壓復(fù)燒工藝制備出Al2O3/Cu復(fù)合材料,研究了制備工藝對(duì)復(fù)

2、合材料性能的影響。Al2O3顆粒的尺寸分別為1.5μm、7μm、10μm，體積含量分別為5﹪、10﹪、15﹪。研究結(jié)果表明，Al2O3/Cu粉末在混粉4h～5h；初壓8MPa～9Mpa，復(fù)壓4Mpa～5MPa；焙烘440℃×90min，初燒（960℃～980℃）×（100min～120min），復(fù)燒900℃×100min時(shí)制備的復(fù)合材料質(zhì)量較佳。一次燒結(jié)工藝是影響材料密度的關(guān)鍵因素；復(fù)壓及復(fù)燒能夠進(jìn)一步提高復(fù)合材料的密度及性能。良好的燒

3、結(jié)氛圍、適當(dāng)提高燒結(jié)溫度和延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間有利于增強(qiáng)顆粒與基體的結(jié)合，有利于提高復(fù)合材料的密度和性能。微觀組織觀察結(jié)果顯示，Al2O3顆粒分布均勻，與基體的界面結(jié)合良好。與1.5μm粒徑的增強(qiáng)顆粒相比，7μm和10μm粒徑的Al2O3顆粒更容易在Cu基體中彌散均勻、分布性更好；增強(qiáng)顆粒含量太少（5﹪以下），易分布不勻，含量太多（15﹪以上），易發(fā)生粘聚及團(tuán)聚現(xiàn)象，只有含量適度時(shí)顆粒的彌散分布性才好。檢測(cè)了復(fù)合材料的一些力學(xué)性能。力學(xué)性能試驗(yàn)

4、結(jié)果表明，Al2O3顆粒的添加會(huì)消弱Cu基體材料的抗拉強(qiáng)度及延伸率，且粒徑越大，含量越多，復(fù)合材料的拉伸性能越差。Al2O3顆?？梢源蠓忍岣逤u基體材料的抗磨損性能，且Al2O3含量多（10﹪、15﹪）的比含量少（5﹪）的復(fù)合材料抗磨損性更好；而Al2O3顆粒粒徑適中（7μm）的比其它粒徑（1.5μm、10μm）的復(fù)合材料抗磨損性更佳。硬度測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)Al2O3顆粒的粒徑和含量適度時(shí)，可以提高Cu基體材料的硬度。分析了復(fù)合材料的界

5、面結(jié)合機(jī)理。材料的SEM、EDX微觀分析顯示，Al2O3－Cu相界面結(jié)合良好，顆粒分布比較均勻；在Al2O3－Cu界面處，Cu、Al、O三種元素均存在著濃度梯度，即存在三元素的擴(kuò)散層，在擴(kuò)散層中，有新物質(zhì)生成，該新物質(zhì)是Cu、Al、O三種元素組成的化合物。同時(shí)，在復(fù)合材料的制備過(guò)程中，Al2O3有發(fā)生相態(tài)轉(zhuǎn)變的跡象。本文研究結(jié)果表明：冷壓二次燒結(jié)法制備Al2O3/Cu復(fù)合材料工藝簡(jiǎn)單，方法可行。制得的復(fù)合材料耐磨性能優(yōu)異；拉伸性能較好；