TiC-SnO2-Cu復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、Cu基復(fù)合材料因其良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和高強(qiáng)度的綜合性能，成為目前銅基復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)。TiC因具有硬度高、化學(xué)穩(wěn)定性好、優(yōu)異的耐磨性和良好的導(dǎo)電性能，作為一種極具潛力的碳化物增強(qiáng)體受到廣泛關(guān)注。為了可以同時(shí)滿足銅基復(fù)合材料作為電觸頭材料應(yīng)用時(shí)的滅弧性，在銅基體中加入的第二個(gè)重要增強(qiáng)相為氧化物SnO2。引入SnO2的顆粒細(xì)小，在復(fù)合材料中彌散分布而起到強(qiáng)化作用。
　　本文采用粉末冶金技術(shù)，以廉價(jià)的銅粉為原料，以碳化鈦粉和SnO2粉為

2、增強(qiáng)相，在燒結(jié)溫度為850～1050℃、成型壓力為25～125MPa、保溫時(shí)間2h的條件下，成功制備了不同碳化鈦與SnO2含量的TiC-SnO2/Cu復(fù)合材料。首先通過行星式球磨機(jī)對(duì)各組分進(jìn)行混粉細(xì)化處理，然后通過正交試驗(yàn)的方法找到最佳的工藝因素，再通過具體試驗(yàn)對(duì)單個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化分析，最后借助X射線衍射分析（XRD）、掃描電鏡(SEM)、能譜分析（ EDS）和金相顯微鏡等多種測(cè)試手段，對(duì)不同 TiC和 SnO2含量的加入對(duì)TiC-SnO

3、2/Cu復(fù)合材料的顯微組織的影響進(jìn)行了分析研究。同時(shí)系統(tǒng)的研究了TiC含量和燒結(jié)溫度等對(duì)電導(dǎo)率等電學(xué)性能以及顯微硬度等力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明：球磨混粉有助于提高復(fù)合材料的致密度進(jìn)而改變其綜合性能。通過正交試驗(yàn)法發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)溫度是影響復(fù)合材料致密度的主要因素，得到的最優(yōu)試驗(yàn)方案為：球磨時(shí)間2h，燒結(jié)溫度為950℃，壓制壓力100MPa，保溫時(shí)間2h。通過復(fù)合材料的微觀組織分析可見，TiC與Cu基體之間具有很好的潤濕性，二者

4、之間的界面結(jié)合良好。適量的TiC顆粒可以在銅基體中均勻分布，可制備出致密度高的復(fù)合材料，有助于提高復(fù)合材料的綜合性能，含量過高會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象。TiC-SnO2/Cu復(fù)合材料燒結(jié)體的導(dǎo)電率在15～35μΩ-1·m-1的范圍內(nèi)，致密度大約在88％左右。硬質(zhì)相TiC和彌散分布的SnO2提高了復(fù)合材料的硬度，測(cè)得顯微硬度值為55～130HV。對(duì)TiC-SnO2/Cu復(fù)合材料進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，并對(duì)其抗拉強(qiáng)度和斷口相貌進(jìn)行分析表明，2%的TiC添加量對(duì)