sicpcu基复合材料的研制及性能研究

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1、歹》}1分类号!旦塑!；卫3塑2UDC博士学位论文密级编号SiCp／Cu基复合材料的研制及性能研究张洁指导小组成员申请学位级别王堂埴±专业名称扭槭电壬工程论文提交Et期2Q!Q生!!且论文答辩日期2Q!Q生12且学位授予单位和日期笙目答辩委员会主席评阅人2010年11月SiCp／CumatrixcompositesByZhangJieMajor：MechanicalandElectronicEngineeringSupervisor：YangJichangJiangsuUniversityNovember，20

2、10位论文的文的复印大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密函。学位论文作者签名：张歹秀指导教师签名：孝易于杉曷≥0f0年f>月-,3日如10年I2月23日在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：磁多老日期：2力，p年l二月2弓．日摘要SiC颗粒增强铜基复合材料(SiCp／Cu)可具有良好的耐磨、导电导热性能，作为结构和功能材料具有广阔的应

3、用前景。本文以纳米、亚微米和微米三种粒径SiCp和微米级(109m)铜粉为原料，制备出纳米、亚微米和微米SiCp／Cu基复合材料，系统考察了SiCp尺寸、含量等因素对铜基复合材料组织与性能的影响。所开展的探索性工作和取得的创新成果如下：研发了SiCp的低成本表面清洁处理新工艺，并采用低成本冷压烧结结合热挤压的方法，成功制备出组织致密、物理和力学性能优良的纳米、亚微米和微米SiCp／Cu基复合材料。研究了SiCp尺寸对SiCp／Cu基复合材料抗磨性能的影响。研究发现，不同尺寸的SiCp作为增强相均能显著改善铜基复

4、合材料的抗磨性能；随着SiCp尺寸的增大，SiCp／Cu基复合材料的抗磨性能显著提高，但偶件表面的犁削磨损加剧；以亚微米级SiCp为原料制备的SiCp／Cu基复合材料的减磨耐磨综合性能最佳；添加少量石墨，虽轻微降低了亚微米SiCp／Cu基复合材料的硬度、伸长率、致密性和耐磨性，但在一定程度上提高了抗拉强度，并且磨损表面上的粘着、塑性变形和物质转移倾向进一步明显降低，少量石墨起到很好的减磨作用。研究了激光冲击对SiCp／Cu基复合材料力学性能的影响。实验研究发现，激光冲击提高SiCp／Cu复合材料的力学性能。有限

5、元分析软件对复合材料单胞模型进行激光冲击加载分析显示，在基体金属上存在着广泛的残余压应力，并且在载荷作用过程中导致了基体的强化，大大提高了基体的强度，同时对增强体与基体界面不产生明显损伤。探索了SiCp／Cu基复合材料真空扩散连接技术。研究表明，用Ti为钎料连接SiCp／Cu复合材料的连接状况要优于AgCuTi钎料：随着铜基复合材料中SiCp含量增加，焊接接头室温抗剪强度不断下降，当SiCp含量超过10％时，抗剪强度快速下降。用实验和有限元方法研究了SiCp／Cu基复合材料的电火花堆焊及后续激光冲击强化处理。结

6、果表明，当激光脉冲能量为35J、激光光斑直径为5mm时，激光冲击强化处理可以减小甚至消除焊缝表面残余拉应力，提高经电火花堆焊修复的江苏大学博士学位论文：SiCp／Cu基复合材料的研制及性能研究SiCp／Cu基复合材料裂纹试样的抗拉强度，并提高堆焊焊缝表面显微硬度。研究了SiCp／Cu基复合材料的切削性能。结果表明，由于SiCp对位错运动的阻碍，在SiCp／Cu基界面处形成位错塞集群，产生应力集中，使SiCp／Cu基复合材料切削过程呈典型的脆性分离；其切削力随背吃刀量和进给量的增加而增加，随切削速度的增加而减少。

7、这与QSn6．6．3、H59—1和紫铜(Cu)有明显区别。以上研究不仅为制备高性能SiCp／Cu基复合材料提供了理论基础和技术路线，而且可以为SiCp／Cu基复合材料的工程应用提供基本数据。关键词：SiCp／Cu基复合材料，物理性能，机械性能，抗磨性，焊接，激光冲击，切削nresearchcontentsandsomeinnovativeconclusionsarelistedasfollows：Theeffective—costclearingtechnologyofSiCpwasdeveloped，andt

8、heSiCp／Cucompositeswerefabricatedthroughpowdermetallurgyplushotextrusionmethod．Itwasfoundthatthe(nano—scale，submicro-scale，micro—scale)SiCp／Cucompositesexhibiteduniformandcompactmicrostructure，t