銅基合金表面FSP制備Al2O3-TiO2顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料改性層的研究.pdf

1、Al2O3/TiO2顆粒彌散強(qiáng)化銅基表面復(fù)合材料在保持銅基體良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性能的同時(shí)，大大提高了材料表面的強(qiáng)度，將高強(qiáng)度和高導(dǎo)電性能有機(jī)的結(jié)合到一起，在電子電氣、交通等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于Al2O3、TiO2等陶瓷相顆粒與銅基體間的潤濕性比較差，常規(guī)的鑄造、噴射沉積或粉末冶金等加工方法所制備的復(fù)合材料中的增強(qiáng)體顆粒與基體間的結(jié)合能力不夠理想,且引入的增強(qiáng)顆粒在基體中往往存在著團(tuán)聚等顆粒分散不均勻現(xiàn)象，從而使得復(fù)合材料的

2、性能大大低于預(yù)期值。
　　本文采用攪拌摩擦加工技術(shù)將預(yù)先噴涂于T2純銅基體表面的AT40陶瓷涂層引入到基體中制備Al2O3/TiO2顆粒彌散強(qiáng)化銅基表面復(fù)合改性層，并通過多道次加工解決復(fù)合層內(nèi)的陶瓷相顆粒的團(tuán)聚問題，實(shí)現(xiàn)顆粒的彌散分布。文中首先對FSP過程中的加工工藝參數(shù)實(shí)施優(yōu)化，隨后分析了不同工藝參數(shù)、以及不同加工道次條件下加工區(qū)內(nèi)的微觀組織結(jié)構(gòu)、陶瓷相顆粒的分布特征及其相應(yīng)的力學(xué)性能差異，最終結(jié)合測試結(jié)果對改性過程中的產(chǎn)熱機(jī)制

3、及組織演變機(jī)理進(jìn)行分析討論。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改性層由表層細(xì)晶強(qiáng)化區(qū)和次表層的顆粒彌散區(qū)兩部分組成。隨著加工道次的增加顆粒彌散區(qū)厚度有所增加，經(jīng)三道次FSP加工制得的顆粒彌散區(qū)厚度達(dá)到2200μm，增強(qiáng)相顆粒大幅細(xì)化，并實(shí)現(xiàn)了其在基體中的均勻彌散分布，且顆粒與基體銅間的結(jié)合力大大增加。改性層內(nèi)平均硬度值達(dá)到448HV0.1，相當(dāng)于母材硬度值的5倍；接頭的最大剪切力達(dá)到7.98KN，抗剪切強(qiáng)度約為200MPa，約為母材的80％，斷