铜基复合材料的原位合成工艺

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1、铜基复合材料的原位合成工艺摘要铜基复合材料具有高的强度、导电性和导热性，而且还具有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力，其优异的性能和经济的成本使之在电工、电子、汽车制造和航空航天领域有着越来越广泛的应用。本论文分别计算了AI-CuO-Cu系、AI-Ni2O3-Cu系和Ti-C-Cu系的反应热力学，并对反应结果进行SEM观察和EDS能谱分析，并结合XRD鉴定反应产物的相组成，建立反应模型，分析反应过程，探讨反应机理。研究结果表明,AI-Ni2O3-Cu系和Ti-C-Cu系基本按热力学预测的方向进行，分别生成-AI2O3和TiC增强相，制备出颗粒增强铜基复合材料。随着增强相体积分数的增加

2、，增强相的尺寸减小，分布均匀性提高。而AI-CuO-Cu系由于其反应放热量大，反应过于激烈，难以成型，有关AI-CuO-Cu系的反应机理有待进一步研究。10017关键词原位反应，反应机理，热力学，铜基复合材毕业设计说明书（论文）外文摘要Titlein-situreactiontechniqueofcoppermatrixcompositesAbstractCoppermatrixcompositeshashighstrength,electricalconductivityandthermalconductivity,butalsohasgoodresistancetoarce

3、rosionandwearresistance,itsexcellentperformanceandeconomiccostmakeitwidelyusedinthefieldofelectrical,electronics,automotiveandaerospace.ThereactionthermodynamicsoftheAI-CuO-Cusystems、theAI-Ni2O3-CusystemandtheTi-C-Cusystemswerecalculated,andtheSEMobservationandEDSspectrumofthereactionproduct

4、swereanalyzed^thephasecompositionofreactionproductswereidentifiedcombiningwithXRDfthereactionprocessmodelwerebuilttoexplorethereactionmechanism.TheresultsshowthattheAI-Ni2O3-CusystemandTi-C-Cusystemreactedinaccordancewiththereactionthermodynamics,andgeneratethe・AI2O3andTiCparticlereinforcedp

5、haserespectively,particlereinforcedcoppermatrixcompositeswereprepared・Withtheincreasingvolumefractionofthereinforcementthereactionofthereinforcementparticlesizeweresmaller,distributionweremoredispersed.AI-CuO-Cusystemduetoitshighreactionheatrelease,thereactionisitisdifficulttoshapezfurtherst

6、udyofthereactionmechanismoftheAI-CuO-Cusystemareneeded.1.1铜基复合材料的原位合成法原位合成铜基复合材料亦称自生铜基复合材料，是指在铜基体中，通过元素之间或元素与化合物之间发生放热反应生成颗粒细小、热力学稳定的增强颗粒的铜基复合材料的制备技术。1976年用SHS法合成TiB2/Cu功能梯度材料时首次提出了原位复合的概念［7］。根据反应物状态的不同可分为固/固、液/虱液/液和液/气等4种反应模式。1.1.1固/固原位合成法固/固原位合成法包括机械合金化法(RMA)和自蔓延高温合成法(SHS)O(1)机械合金化法机械合金化法是

7、将不同的金属粉末和非金属粉末混合,在高能球磨机中长时间研磨，混合粉末经球磨机的碰撞、挤压，重复地发生变形、断裂和焊合，硬质的非金属增强粒子均匀嵌入金属颗粒中，原料达到原子级水平的紧密结合状态，形成增强金属基复合材料西安交通大学董仕节教授［9］利用机械合金化法制备出了性能优异的铜基复合材料。实验将单质Ti、B和Cu粉混合放入球磨机内，在高纯氨气氛围中球磨，随后在800弋烧结，结果表明：机械合金化过程中生成TiCu3时产生的富硼相和TiCu3溶解时产生的富Ti相相互扩散发生原位反应，生成颗粒尺寸