氧化铝颗粒弥散强化铜基复合材料的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文氧化铝颗粒弥散强化铜基复合材料的研究姓名：李勇申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：吴树森20050430摘要Al2O3/Cu复合材料是一种具有广泛应用前景的高强度高电导率的结构及功能材料本研究通过冷压二次烧结法制备Al2O3颗粒弥散强化Cu基复合材料并对制得的复合材料进行力学性能测试探讨材料制备工艺参数对复合材料制备质量及性能的影响利用SEMEDX等微观分析技术对Al2O3/Cu试样进行分析研究Al2O3/Cu复合材料的微观组织及其与力学行为的关系本文采用压坯烧结

2、加复压复烧工艺制备出Al2O3/Cu复合材料,研究了制备工艺对复合材料性能的影响Al2O3颗粒的尺寸分别为1.5>m7>m10>m体积含量分别为51015研究结果表明Al2O3/Cu粉末在混粉4h5h初压8MPa~9MPa复压4MPa~5MPa焙烘44090min初烧960980100min120min复烧900100min时制备的复合材料质量较佳一次烧结工艺是影响材料密度的关键因素复压及复烧能够进一步提高复合材料的密度及性能良好的烧结氛围适当提高烧结温度和延长烧结时间有利于增强颗粒与基体的结合有

3、利于提高复合材料的密度和性能微观组织观察结果显示Al2O3颗粒分布均匀与基体的界面结合良好与1.5>m粒径的增强颗粒相比7>m和10>m粒径的Al2O3颗粒更容易在Cu基体中弥散均匀分布性更好增强颗粒含量太少5以下易分布不匀含量太多15以上易发生粘聚及团聚现象只有含量适度时颗粒的弥散分布性才好检测了复合材料的一些力学性能力学性能试验结果表明Al2O3颗粒的添加会消弱Cu基体材料的抗拉强度及延伸率且粒径越大含量越多复合材料的拉伸性能越差Al2O3颗粒可以大幅度提高Cu基体材料的抗磨损性能且Al2O3

4、含量多1015的比含量少5的复合材料抗磨损性更好而Al2O3颗粒粒径适中7>m的比其它粒径1.5>m10>m的复合材料抗磨损性更佳硬度测试结果显示当Al2O3颗粒的粒径和含量适度时可以提高Cu基体材料的硬度分析了复合材料的界面结合机理材料的SEMEDX微观分析显示Al2O3Cu相界面结合良好颗粒分布比较均匀在Al2O3Cu界面处CuAlO三种元素均存I在着浓度梯度即存在三元素的扩散层在扩散层中有新物质生成该新物质是CuAlO三种元素组成的化合物同时在复合材料的制备过程中Al2O3有发生相态转变的迹

5、象本文研究结果表明冷压二次烧结法制备Al2O3/Cu复合材料工艺简单方法可行制得的复合材料耐磨性能优异拉伸性能较好硬度有所提高关键词冷压烧结Al2O3/Cu复合材料颗粒分布力学性能界面结合IIAbstractTheCumatrixcompositereinforcedbyAl2O3particles(Al2O3/Cu)isonekindofimportantstructuralandfunctionalmaterialwithhighstrengthandhighconductivity,andh

6、asgreatpotentialapplications.Inthisresearch,cold-pressingandtwicesinteringmethodwasusedtosynthesizeCumatrixcompositereinforcedbyAl2O3particlesandthenthemechanicalpropertytestsofas-preparedsampleswereconducted.Theinfluencesofmaterialpreparingtechniquep

7、arametersonthequalityandpropertiesofcompositesintheexperimentswerealsoexplored.TheSEMandEDXhavebeenusedtostudymicrostructureofAl2O3/Cucompositeforinvestigatingtherelationshipbetweenmicrostructureandmechanicalbehaviors.Inthispaper,theCumatrixcomposites

8、reinforcedbyAl2O3particulateshavebeenpreparedbytheprocessofbriquetsinteringplusrepressandresintering.Theeffectsofparametersofmaterialspreparingtechniquesonthepropertiesofthematerialhavebeenstudied.TheAl2O3particulateshavethesizesof1.5µm7µmand1