納米顆粒增強銅基復合材料工藝及性能的研究.pdf

1、銅基復合材料兼顧良好的導電率和高的強度，廣泛的被應用到航天航空、交通、微電子等領域，是一種具有良好發(fā)展前景的復合材料。隨著我國銅基復合材料的服役性能的不斷提高，探索新的制備方法，制備出滿足高性能的銅基復合材料就十分的有必要。本文主要是利用熱壓燒結制備Cu-Cr-Zr合金，探討不同的熱處理工藝對合金組織和性能的影響;同時利用電沉積技術+熱等靜壓技術制備出致密的Cu-SiC復合材料，研究電鍍液中SiC顆粒的含量對復合材料的微觀組織和性能的影

2、響。
　　對于Cu-Cr-Zr合金，通過改變固溶和時效的溫度以及時間來研究合金的相關性能，可以得到:由于溶解度和晶粒尺寸的共同作用，Cu-Cr-Zr合金的硬度隨著固溶溫度的上升先保持上升而后有著略微的下降，而由于時效過程中沉淀相不斷的析出，硬度隨著時效的時間的延長先上升，達到最大值后，沉淀相將聚集長大，材料的硬度有所下降，出現(xiàn)過時效的現(xiàn)象。當Cu-Cr-Zr合金960℃固溶1h+450℃時效4h時合金的硬度達到最大值141Hv。C

3、u-Cr-Zr的導電率隨著時效時間的延長一直保持上升趨勢，最后維持穩(wěn)定。對960℃固溶1h+450℃時效4h的合金進行TEM分析，發(fā)現(xiàn)沉淀相主要是彌散分布的Cr相和Cu5Zr相，由于沉淀相的強化作用，合金的拉伸強度得到大幅度的提高為397MPa，但是Cr的強化效果要明顯的由于富Zr相。觀察拉伸試樣的拉伸斷口，發(fā)現(xiàn)端口表面存在大量的韌窩，合金展現(xiàn)出良好的塑性。根據(jù)馬西森定律，建立了合金時效的等溫轉變方程:t=exp[1/n-1n（1n(1

4、-f)/b)]。
　　對于Cu-SiC復合材料，利用電沉積技術+熱等靜壓的方法制備出完全致密的復合材料，探討電鍍液中SiC顆粒的含量對Cu-SiC復合材料微觀組織性能的影響，結果表明:電鍍液中SiC顆粒含量升高，沉積的SiC越多，當SiC顆粒含量達到一定值時，沉積在復合材料中的SiC含量并未增加。由于沉積的SiC釘扎基體晶界，使得銅基體的晶粒尺寸減小。通過SEM和TEM分析表明沉積的SiC存在兩種不同的尺寸，一種是由于SiC團聚形

5、成的亞微米級顆粒團，主要富集在晶界;另一種是彌散分布的納米級SiC顆粒。而且SiC與基體之間的界面平滑，沒有界面反應發(fā)生。硬度測試表明:隨著沉積的SiC越多，Cu-SiC復合材料的硬度越大，當電鍍液中SiC顆粒含量為6g/L時，沉積的SiC顆粒含量最多為3.0vol％，晶粒尺寸最小約為15um左右，但硬度達到最大值72.7Hv。對Cu-SiC復合材料進行摩擦磨損實驗發(fā)現(xiàn)，隨著沉積的SiC含量的增加，Cu-SiC復合材料的磨損量減少，由于