原位Al2O3顆粒增強銅基復(fù)合材料的制備.pdf

1、Al2O3/Cu基復(fù)合材料是一種前景廣闊且兼具高強度高導(dǎo)電性能的功能材料及結(jié)構(gòu)材料。本文利用原位反應(yīng)技術(shù)近熔點鑄造制備Al2O3顆粒彌散強化Cu基復(fù)合材料。通過觀察試樣微觀組織，測試樣品的硬度、耐磨性和導(dǎo)電性能，探討制備工藝參數(shù)及Al2O3顆粒含量對復(fù)合材料組織及性能的影響、分析復(fù)合材料的微觀組織與性能的關(guān)系，最終確定制備高強高導(dǎo)Al2O3/Cu基復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù)和最佳顆粒含量范圍。
　　本文選擇純銅作為基體，Al-CuO作

2、為反應(yīng)體系，為了避免反應(yīng)過于劇烈，減少雜質(zhì)的引入，選擇Cu粉作為稀釋劑。試驗重點考察的工藝參數(shù)包括：反應(yīng)物配比、混粉時間、預(yù)制塊壓力、預(yù)熱溫度、澆鑄溫度以及Al2O3顆粒含量。利用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡、透射電鏡觀察所制備樣品的微觀組織形貌，并對其進行導(dǎo)電率、硬度、摩擦磨損性能的測試。
　　研究結(jié)果表明：
　　1、制備過程的最佳工藝參數(shù)為：反應(yīng)物及稀釋劑配比以Al:CuO:Cu=1:4.4:8.2質(zhì)量比進行配制，混粉時間30m

3、in，預(yù)制塊壓力為10MPa，預(yù)熱溫度設(shè)定在1130℃。此時，反應(yīng)能夠平穩(wěn)進行，并且進行的完全。在最佳反應(yīng)參數(shù)下，選擇1100℃近熔點澆注，澆鑄成型的樣品組織均勻，晶粒尺寸比較細(xì)小，尺寸小于一微米， Al2O3顆粒與銅基體存在半共格的關(guān)系。原位Al2O3顆粒的加入對材料組織有一定的細(xì)化作用，隨著顆粒含量的增加，細(xì)化作用愈加明顯。但是Al2O3含量并非越多越好，當(dāng)其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達到2.0％時，顆粒在基體上的分布易發(fā)生團聚現(xiàn)象，惡化基體組織，影

4、響復(fù)合材料的硬度和耐磨性。
　　2、在最佳制備工藝參數(shù)下，通過對Al2O3/Cu基復(fù)合材料性能的測試得知：復(fù)合材料的硬度及耐磨性能并非一直隨著Al2O3顆粒含量的增加而增強。當(dāng)Al2O3顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時，復(fù)合材料的硬度最大，達到187HV；Al2O3顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.6%時，試樣的磨損量最小，僅為0.0088g，耐磨性最好；而復(fù)合材料的導(dǎo)電率則一直隨著Al2O3含量的增加而減小，其中，當(dāng)Al2O3顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時，