cuctilt3gtsiclt2gt复合材料的制备与烧结性能研究

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1、摘要金属铜具有良好的塑性变形能力和优良的导电、导热性能，化学性能稳定，抗腐蚀性能好．目前应用十分广泛．但是，其强度、抗磨损性能和高温蠕变等性能却比较差．因此，本实验尝试在cu基体中引入增强相，制备出铜基复合材料。n3SiC2是一种新型结构．功能陶瓷材料，具有金属和陶瓷的优良性能，如低密度、离熔点、良好的导电导热性、高弹性模量、高断裂韧性、耐氧化、耐热震、易加工等。同时还具有超低的摩擦系数和优良的自润滑性能。石墨的熔点很高，导电性和导热性也很强，还具有很好的润滑性(摩擦系数小于O．1)、可塑性以及化学稳定

2、性。因此考虑利用Ti3SiC2和石墨两种增强体来增强Cu基体，制备出Cu／C／Ti3SiC2复合材料。本实验以TdSi／C／AI元素粉为原料，采用无压烧结法合成了纯度比较高的砸3SiC2粉末，为了改善Cu与Ti3SiC2和石墨两种增强体之间的润湿性，采用化学镀的方法对Ti3SiC2和石墨两种粉体进行表面镀铜，对两种化学镀铜的过程与机理进行了研究，分析了化学镀铜的影响因素，并分别得出了最佳化学镀铜工艺参数。同时还对石墨粉末表面预处理过程进行了研究。采用热压烧结工艺对复合粉末Cu、Ti3SiC2和石墨在不同

3、的条件下进行烧结，通过对烧结性能的分析得出最佳烧结工艺参数。通过对温度的分析可知：900"C是最佳烧结温度，超过900℃之后，容易生成其它杂相。同时保温2．0小时和加压30MPa在实验条件下也是最佳和可行的。还对复合材料密度、硬度和电阻率进行了测试，并分析了烧结温度、保温时间和Ti3SiC2和石墨两种增强相化学镀铜对性能的影响。同时也对不同原料配比的试样进行了烧结和测试。通过SEM和EDS分析试样的显微结构，可知。当Ti3SiC2和石墨两种增强相均镀铜的情况下，由于改善了基体与增强体之间的润湿性，Cu／

4、C／Ti3SiC2复合材料的形貌结构最好；对性能测试后也发现此时复合材料的综合性能最佳。这与本实验的初衷是基本吻合的。关键词：Cu／CfIi3SiC2复合材料，Ti3SiC2，石墨，化学镀铜，制备，烧结性能ABSTRACTCoppermetalpossessesgoodplasticdeformationandhi【ghelectricalconductivity,llighthermalconductivitypropeaies．includinggoodchemicalstabilityandcor

5、rosionresistance．Ithasbeenappliedwidelynowadays．But，itssomepropertieslikestrength,wearresistanceandcreepresistanceinhi【ghtemperaturearenotverygoodrelatively．Theexperimenttriedtoleadinreinforcedphasetocoppermatrixandfabricatedcopper-basedcomposite．Ti3SiC2

6、isakindofnovelstructural—functionalceramicsmaterial，itcombinesthemeritsofbothmetalsandceramics．Ithasoutstandingproperties，suchaslowdensity,11igllmeltingpoint，niceelectricalandthermalconductivity,highelasticmodulus，highfracturetoughness，oxidationresistanc

7、e，thermalshockresistanceandmachinability．Andmoresignificantly,ithasverylowfrictioncoefficientandniceself-lubricatingproperty．Graphitepossesseshi曲meltingpoint，excellentelectricalandthermalconductivity,includingniceself-lubricatingproperty(friction-coeffic

8、ient<0．1)，plasticityandchemicalstability．Theexperimentisconsideredtousetwokindsofreinforcedmaterials，includingTiaSiC2andgraphite,toreinforcecoppermatrixandfabricatedClffc,rri3sic2composite．Intheexperiment，highpureTi3SiC2po