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简谈改性Ti_3SnC_2/Cu复合材料制备与其性能

收藏本文 2024-02-24 点赞:6194 浏览:19494 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:颗粒增强铜基复合材料通过适量引入增强相可以显著提升金属铜力学性能的同时并不会显著降低其导电性,以而在国内外受到广泛关注。三元层状Ti_3SnC_2陶瓷具有独特的晶体结构使其兼有金属和陶瓷的部分特性,可作为金属铜理想的增强相。本论文采取热压烧结制备了Ti_3SnC_2块体材料。通过机械粉碎、研磨、过筛后得到Ti_3SnC_2粉末颗粒。为改善其与铜颗粒的界面结合采取化学镀的策略对颗粒进行表面改性。镀铜后的颗粒与铜粉混合,利用热压烧结制备铜基复合材料。结合金相(OM)、扫面电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等浅析策略,探讨了Ti_3SnC_2/Cu复合材料的微观组织结构。实验结果表明:通过热压烧结制备了纯度为95.3%的Ti_3SnC_2陶瓷材料,机械粉碎后得到5um左右的粉末颗粒,化学镀铜后颗粒表面镀覆了一层大约0.37μm厚的均匀铜晶粒。当增强相含量达6wt%时,Ti_3SnC_2/Cu复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为215MPa和294MPa,是相同工艺条件下纯铜材料的2.7倍和1.3倍,而复合材料导电率仍维持在65.5%IACS。Ti_3SnC_2增强颗粒的加入使铜材料的摩擦方式由粘着磨损转变为以磨粒磨损为主,增强相有效的承担了载荷,降低了材料的磨损率,改善了金属铜的耐磨性。通过透射电镜浅析可知在铜晶粒和陶瓷颗粒之间的界面反应层对复合材料的物理性能以及摩擦磨损性能都有着至关重要的影响,该界面层由大约10nm厚的TiCx和Cu(Sn)固溶体组成。关键词:颗粒增强论文Ti_3SnC_2论文表面改性论文摩擦磨损论文

    摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-9

    第1章 绪论9-19

    1.1 铜基复合材料9

    1.2 铜基复合材料进展与分类9-15

    1.2.1 颗粒增强铜基复合材料10-11

    1.2.2 颗粒增强铜基复合材料的强化机制包括:11-12

    1.2.3 颗粒增强对复合材料性能的影响12-14

    1.2.4 粉末冶金制备颗粒增强铜基复合材料14-15

    1.3 三元层状化合物15-18

    1.4 论文思路及探讨内容18-19

    第2章 实验仪器与策略19-25

    2.1 实验原料19

    2.2 实验工艺流程19-20

    2.3 Ti_3SnC_2陶瓷材料烧结案例20

    2.4 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料烧结案例20-21

    2.5 浅析测试策略21-24

    2.5.1 密度测量21-22

    2.5.2 X 射线衍射浅析22

    2.5.3 金相显微镜浅析22

    2.5.4 电子显微镜浅析22

    2.5.5 透射电镜浅析22-23

    2.5.6 硬度测量23

    2.5.7 拉伸性能测试23

    2.5.8 导电性测试23-24

    2.5.9 摩擦磨损性能测试24

    2.6 其他仪器24-25

    第3章 Ti_3SnC_2陶瓷材料的制备及颗粒表面改性25-35

    3.1 引言25

    3.2 Ti_3SnC_2陶瓷材料烧结工艺探讨25-28

    3.2.1 不同烧结温度合成产物浅析25-26

    3.2.2 不同原料配比合成产物浅析26-27

    3.2.3 不同烧结时间合成产物浅析27-28

    3.3 Ti_3SnC_2陶瓷材料纯度浅析28

    3.4 Ti_3SnC_2陶瓷粉体制备以及颗粒表面改性工艺探讨28-31

    3.4.1 Ti_3SnC_2陶瓷材料粉体制备28-30

    3.4.2 颗粒表面改性工艺30

    3.4.3 颗粒表面化学镀铜30-31

    3.5 化学镀铜后颗粒形貌与成分浅析31-34

    3.6 本章小结34-35

    第4章 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料的制备与性能探讨35-46

    4.1 引言35

    4.2 不同烧结温度对复合材料性能的影响35-38

    4.3 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料微观组织结构浅析38-39

    4.4 增强体含量的变化对复合材料性能的影响39-41

    4.5 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料拉伸断裂机制41-43

    4.6 界面反应原理浅析43-45

    4.7 本章小结45-46

    第5章 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料摩擦磨损性能探讨46-55

    5.1 引言46

    5.2 实验材料及案例46-47

    5.3 纯铜和 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料稳定摩擦系数计算47-48

    5.4 不同载荷对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料摩擦磨损行为的影响48-49

    5.4.1 不同载荷对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料摩擦系数的影响48-49

    5.4.2 不同载荷对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料磨损量的影响49

    5.5 不同滑动速度对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料摩擦磨损行为的影响49-50

    5.5.1 不同滑动速度对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料摩擦系数的影响49

    5.5.2 不同滑动速度对 Ti_3SnC_2/Cu 复合材料磨损量的影响49-50

    5.6 对磨后复合材料和钢球磨损表面形貌浅析50-54

    5.6.1 相同载荷不同摩擦速度下复合材料表面形貌浅析50-51

    5.6.2 相同载荷不同摩擦速度下钢球表面形貌浅析51-53

    5.6.3 相同摩擦速度不同载荷下复合材料表面磨损形貌图53-54

    5.7 磨屑的浅析54

    5.8 本章小结54-55

    结论55-56

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