ZrB2-Cu复合材料的制备工艺及性能研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyoftheProcessingandPropertiesofZrB2--CuCompositesByWeiShangSupervisor：Prof．HailongWangMaterialsScienceSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApril2014学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或

2、撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：尚佛日期：芦／仁年』月／莎日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学

3、。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：尚豺弓日期：矽／争年j月谚日摘要电火花加工用传统工具电极损耗严重，ZrB2．Cu复合材料具有优良的导电导热性能、较高的硬度和强度，适合作为新型电极材料，以降低工具损耗，节省成本。本文利用热压烧结工艺制备了ZrB2．Cu、Zm2(Ni)．Cu和SiC／ZrB2(Ni)．Cu复合材料。观察分析材料的物相组成和微观形貌；并对材料的力学性能、电学性能、热学性能以及摩擦磨损性能进行了表征和分析。研究结果表明：(1)以ZrB2和Cu为原料，热压烧结制备了ZrB2．Cu复合材料。烧结温度分别为850oC、900oC和950oC，压力为20MPa，保

4、温时间为5min，升温速率为90oC／min，真空条件。随着烧结温度的升高，ZrB2．Cu复合材料的相对密度升高，硬度和弯曲强度先增大后减小；随着铜含量的增加，ZrB2．Cu复合材料的相对密度和弯曲强度增加，而硬度降低。烧结温度为900oC制备的含60v01．％Cu的ZrB2．Cu复合材料的硬度最大，其值为3．7GPa；含70v01．％Cu的ZrB2．Cu复合材料的弯曲强度最大，其值为258MPa。(2)以化学镀镍后的ZrB2和Cu为原料，热压烧结制备ZrB2(Ni)．Cu复合材料。烧结温度分别为850oC、900oC和950oC，压力为20MPa，保温时间为5min，升温速率为

5、90oC／min，真空条件。烧结温度为900oC制备的含50v01．％Cu的ZrB2烈i)．Cu复合材料的硬度最大，其值为4．4GPa；含70v01．％Cu的ZrB2叫i)．Cu复合材料的弯曲强度最大，其值为375MPa。复合材料的热导率随着烧结温度及铜含量的增加而增加，烧结温度为950oC制备的含60v01．％Cu的ZrB2mi)．Cu复合材料的热导率最大，其值为191．71W／(m·K)。复合材料的电阻率随着烧结温度的升高和铜含量的增加而降低，烧结温度为900oC制备的含70v01．％Cu的ZrB2似i)．Cu复合材料的电阻率最小，其值为3．1衅·cm。(3)在ZrB2(Ni

6、)．60Cu材料体系中加入SiC，在900oC、20MPa、保温5min、90oC／min的升温速率、真空条件下热压烧结制各出SiC／ZrB2(Ni)．Cu复合材料。加入SiC后，复合材料的热导率显著增加。当添加10v01．％粒度为2岬的SiC时，SiC／ZrB2州i)．Cu复合材料的热导率达到最大，其值为221．71W／(m·K)。材料的电阻率随SiC含量的增加而增加。当添加5v01．％SiC时，SiC／ZrB2(Ni)-Cu复合材料的电阻率最小，其值为11HQ·cm。T摘要(4)ZrB2一Cu复合材料的抗磨损性能优越。ZrB2经化学镀镍后，与Cu复合得到的SiC／ZrB2(N

7、i)．Cu复合材料的抗磨性能有明显提高。ZrB2．Cu复合材料表现为粘着磨损，存在层状剥落。ZrB2与Cu之间界面结合较差，磨损过程中，ZrB2-60Cu样品易在界面结合处出现裂纹，被剥落。ZrB2经化学镀镍后，与Cu之间界面结合良好，ZrB2(Ni)一60Cu材料抗磨损性能明显提高。关键词：电火花加工二硼化锆Cu热压烧结化学镀镍热电性能摩擦磨损AbstractDuringelectricdischargemachining，thetraditiontoolmaterialsha