Ti3AlC2-Cu復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、銅基復(fù)合材料在航空航天、機(jī)械、電氣等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。三元層狀陶瓷Ti3AlC2是一種新型陶瓷,同時(shí)具有陶瓷和金屬的優(yōu)異性能,更重要是還具有像石墨和MoS2一樣的自潤(rùn)滑性,可以作為金屬銅的理想增強(qiáng)相。
　　本文研究了Ti3AlC2顆粒表面化學(xué)鍍銅的工藝,并采用熱壓的方法制備了Ti3AlC2/Cu復(fù)合材料,測(cè)試了復(fù)合材料的密度、導(dǎo)電率、硬度、抗彎強(qiáng)度和摩擦磨損性能,利用金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射儀(

2、XRD)對(duì)復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察,分析復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)與物理性能、力學(xué)性能和摩擦磨損性能的關(guān)系。
　　通過(guò)研究還原劑、裝載量和鍍液溫度對(duì)Ti3AlC2顆粒表面鍍銅形貌的影響,得出了最佳鍍銅工藝為:pH為12~13、裝載量為4~5g/L、甲醛濃度為10~15 ml/L、溫度為65℃,在此條件下得到均勻致密鍍銅層的厚度約為500~900nm。
　　Ti3AlC2顆粒表面鍍銅可以改善顆粒與銅基體的界面潤(rùn)濕性,增強(qiáng)界面結(jié)

3、合力,提高材料的致密度,同時(shí)提高復(fù)合材料的物理性能和力學(xué)性能。不同Ti3AlC2含量的鍍銅與未鍍銅復(fù)合材料的致密度、導(dǎo)電率、硬度和抗彎強(qiáng)度隨顆粒含量變化趨勢(shì)相同,但相同Ti3AlC2顆粒含量下鍍銅復(fù)合材料的性能要優(yōu)于未鍍銅的復(fù)合材料。復(fù)合材料的致密度和導(dǎo)電性隨著Ti3AlC2顆粒含量的增加逐漸降低,當(dāng)顆粒含量增加到25 Vol.％時(shí),鍍銅復(fù)合材料的致密度達(dá)到96.35%,鍍銅復(fù)合材料的導(dǎo)電率為6.203×106Ω-1·m-1,相對(duì)于未鍍

4、銅的導(dǎo)電率提高了44.16%。Ti3AlC2顆粒含量到達(dá)25 Vol.%時(shí),鍍銅復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度為464MPa,相對(duì)于未鍍銅的強(qiáng)度提高了89.39%。
　　復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨著載荷的增加逐漸降低,磨損率卻呈上升趨勢(shì)。當(dāng)載荷相同時(shí),鍍銅復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率都要比未鍍銅的要低。載荷為120N時(shí),15 Vol.%鍍銅復(fù)合材料的摩擦系數(shù)約為0.15,相對(duì)于未鍍銅的降低了33.33%;鍍銅復(fù)合材料的摩擦磨損率為7.670×10-5