原位自生TiB2-Cu復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、本文采用反應(yīng)熱壓法制備了體積分?jǐn)?shù)為5％、10%、15%TiB2顆粒增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料和純銅，利用XRD、SEM、TEM等手段對復(fù)合材料的微觀組織和形貌進(jìn)行觀察和分析。并利用電子萬能拉伸試驗機(jī)、MICROHMMETERZY9858導(dǎo)電測試儀和銷-盤式摩擦磨損試驗機(jī)對制備出的的材料進(jìn)行了常溫力學(xué)性能，導(dǎo)電性能及干滑動摩擦條件下的摩擦磨損性能研究。
　　從熱力學(xué)角度出發(fā)，分析了TiB2顆粒在銅基體中原位生成的熱力學(xué)條件。以Cu、Ti、B

2、為原料，經(jīng)過機(jī)械混粉，在真空爐中熱壓成5vol.%、10vol.%、15vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料和純銅，并進(jìn)行熱擠壓，得到擠壓態(tài)的復(fù)合材料。經(jīng)過球磨混粉，在真空爐中熱壓成10vol.%TiB2顆粒增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料，并進(jìn)行熱擠壓得到擠壓態(tài)的復(fù)合材料。并對相同體積分?jǐn)?shù)，不同混粉工藝制備的復(fù)合材料的組織、性能進(jìn)行了對比分析。
　　對擠壓態(tài)TiB2/Cu復(fù)合材料和純銅進(jìn)行了微觀組織結(jié)構(gòu)觀察和常溫力學(xué)性能測試結(jié)果表明，經(jīng)過機(jī)械混粉

3、后制得的TiB2/Cu復(fù)合材料，TiB2顆粒能夠比較均勻的分布在Cu基體當(dāng)中。TiB2顆粒直徑比經(jīng)過球磨混粉的大，兩種混粉工藝制得的TiB2顆粒粒徑都在0.2～1μm。隨著TiB2顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能是逐漸增加的?？估瓘?qiáng)度從純銅的190.7MPa增加到15vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的382.2MPa，經(jīng)過球磨混粉制得的10vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為565.6MPa，這要比經(jīng)過機(jī)械混粉后制得的10

4、vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的261.8MPa高出一倍多。
　　對復(fù)合材料的導(dǎo)電性能測試結(jié)果表明，TiB2顆粒粒徑的大小、在基體中的分布情況和與基體的結(jié)合情況都是影響復(fù)合材料導(dǎo)電性能的因素。隨著TiB2顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的電導(dǎo)率是逐漸降低的。純銅的IACS電導(dǎo)率為93.5%，這都要比5vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的88.1%，10vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的87.56%，15vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料

5、的71.25%高。經(jīng)過球磨混粉制得的10vol.%TiB2/Cu的IACS為50.8％，要比經(jīng)過機(jī)械混粉后制得的10vol.%TiB2/Cu的IACS為87.5%低很多。
　　TiB2/Cu復(fù)合材料的干滑動摩擦磨損研究結(jié)果表明：TiB2顆粒增強(qiáng)了Cu基體的抗磨損性能。隨載荷增加，TiB2/Cu復(fù)合材料的磨損率和摩擦系數(shù)增加；在載荷超過80N后，10vol.%、15vol.%TiB2/Cu復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率都發(fā)生了突變。