al2o3强化铜基复合材料的制备及其性能研究

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1、万方数据万方数据致谢值此论文完成之际，本人在此要衷心感谢长期以来给我提供过帮助和关心的老师、同学、朋友和家人，感谢他们一路上对我的帮助和支持。首先，我要由衷地感谢我的导师凤仪教授，感谢凤老师为我提供了优越的科研环境。本文的研究工作离不开凤老师的悉心指导和无微不至的关怀，凤老师严谨的治学态度、勤奋的工作作风和活跃的学术思想令我敬仰，使我在学习和工作中总是获益匪浅。凤老师不仅精心点拨我的学术研究，而且教我如何做人，他的学者风范都将让我终身受益，也是我今后不断成长的源泉。在此感谢各位授课的老师，感谢张学斌老师对我试验上的指

2、导和帮助。材料学院实验中心的汪冬梅、夏永红、刘玉等老师以及合肥工业大学分析测试中心汪洋、刘衍芳、张强、张竞成等老师，为作者提供了实验上的大力帮助和支持，作者在此致以深深的谢意！此外，同实验室师兄钱刚、李斌、余东波，师姐陈凡燕，同组王秀娟、李明扬、汤小乔和曹星星及师弟莫飞、陈阳明和师妹王雨晴，也不辞辛苦地给予了大量的帮助和合作，让本人非常感激，在此也表示深深的谢意！作者还要感谢同室好友及2011级材料学院的所有同学，他们在学习与科研中的认真热情、生活与工作上的热心主动，让作者三年来都充满了感动，令作者终生难忘！谨以此文

3、向我的家人表以最深的谢意，感谢他们的养育、教育之恩以及一直以来对我的无私关怀和热忱的鼓励，我会继续努力，不辜负他们对我的殷殷期望。最后，感谢各位老师在百忙之中抽出宝贵时间审阅我的论文。作者：丁飞2014年3月1I万方数据摘要Al2O3颗粒增强铜基复合材料具有高强度、高导电和高耐磨等优点，在电子电气与公共交通领域具有广阔的应用前景。由于纳米Al2O3颗粒易团聚，且与铜基体润湿性较差，采用常规的粉末冶金或铸造方法，会造成增强体与铜基体结合力差，颗粒分散不均匀，从而影响复合材料性能的发挥。因此，解决好纳米Al2O3在铜基体

4、中的分散和改善Al2O3与铜基体的界面润湿具有重要意义。本文采用Al(NO3)3在铜基体中原位分解生成A12O3，通过复压复烧工艺制备Cu-Al2O3复合材料，不仅显著提高Al2O3纳米颗粒与铜基体的结合力，而且实现了纳米Al2O3在铜基体中的均匀分散。通过硝酸铝分解的差热-差重分析，结合生成氧化铝颗粒的SEM形貌观察，确定试验中，硝酸铝脱水的温度为80℃，分解的温度为560℃，在此条件下，生成的氧化铝纳米颗粒边缘平整，尺寸较小，团聚程度低。采用外加法和原位合成法两种工艺制备Cu-A12O3复合粉体，并通过粉末冶金复

5、压复烧工艺制备Cu-A12O3复合材料，其优化的工艺参数为压制压力为300MPa，烧结温度为900℃，烧结时间1h，复压压力为500MPa，退火温度为800℃，保温时间为1h。采用排水法测试试样的密度，实验表明，原位法所制备的复合材料比外加法的相对密度更高。对比试样断口的微观形貌结构，可以发现在采用原位法制备的复合材料中，纳米A12O3分布更为均匀，团聚现象大为较少。改变A12O3的体积含量并采用上述两种方式分别制备复合材料。对Cu-A12O3复合材料的电导率、热导率、硬度及摩擦磨损性能进行测试，结果表明：随着氧化铝

6、含量从0.5%增加到3.0%，复合材料的电导率、热导率不断下降，硬度不断提高，而材料的摩擦磨损性能不断改善；当氧化铝含量相同时，原位合成法制备的复合材料性能更为优越；当氧化铝体积分数为2.0%时，复合材料具有最优的综合性能。此时，Cu-A12O3复合材料在拥有较高强度和耐磨性的同时，仍然保持较佳导电和导热性能。关键词：原位合成法；Al2O3；铜基复合材料；性能II万方数据ABSTRACTAl2O3-particle-reinforcedcopper-basedcompositesthatcombinehighstre

7、ngth,highconductivityandhighwearresistance,promisegreatapplicationinthewidefieldsofelectronic,electricalandpublictransport.InpracticalapplicationofCu-Al2O3composites,Al2O3nanoparticles,however,tendstoaggregatewhenconventionalcastingorpowdermetallurgymethodisemp

8、loyed,resultingintheirinhomogeneousdispersioninthematrix.Atthesametime,theirpoorwettabilitywithrespecttocoppersubstratesleadstopooradhesionofaluminaparticlestocoppermatrix.T