铜基复合材料的原位合成工艺.doc

范文最新推荐------------------------------------------------------1 / 7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 Al-CuO-Cu 系、Al-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，Al-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 -Al2O3 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，增强相的尺寸减小，分布均匀性提高而Al-CuO-Cu 系由于其反应放热量大，反应过于激烈，难以成型，有关 Al-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，铜基复合材料 毕业设计说明书（论文）外文摘要Titlein-situ reaction technique of copper matrix compositesAbstractCopper matrix composites has high strength, electrical conductivity and thermal conductivity, but also has good resistance to arc erosion and wear resistance, its excellent performance and economic cost make it widely used in the field of electrical, electronics, automotive and aerospace. The reaction thermodynamics of the Al-CuO-Cu systems、the Al-Ni2O3-Cu system and the Ti-C-Cu systems were calculated, and the SEM observation and EDS spectrum of the reaction products were analyzed, the phase composition of reaction products were identified combining with XRD, the reaction process model were built to explore the reaction mechanism. The results show that the Al-Ni2O3-Cu system and Ti-C-Cu system reacted in accordance with the reaction thermodynamics, and generate the  -Al2O3 and TiC particle reinforced phase ---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------3 / 7respectively, particle reinforced copper matrix composites were prepared. With the increasing volume fraction of the reinforcement, the reaction of the reinforcement particle size were smaller, distribution were more dispersed. Al-CuO-Cu system due to its high reaction heat release, the reaction is it is difficult to shape，further study of the reaction mechanism of the Al-CuO-Cu system are needed. 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/固、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)1)机械合金化法机械合金化法是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[8]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，在高纯氩气氛围中球磨，随后在 800℃ 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，生成颗粒尺寸细小、无偏析均匀分布的 TiB2 增强相，使得铜基复合材料的性能更加优异有实验证明[10]，采用粉末冶金法制备出 Cu/C 短纤维封装材料，其热物理性能则呈各向同---------------------------------------------------------------范文最新推荐------------------------------------------------------5 / 7性，此外，以 C 纤维组成的三维网络多孔体为预制体，采用氩气辅助压力熔渗 Cu 的方法制备出热物理性能各向同性的 Cu/C 纤维封装材料，其膨胀系数可达 (4～6．5)×10-6/℃，热导率大于 260 W/(m•℃)。

机械合金化法的基体和增强相混合粉末在外界机械作用下产生了大量晶格畸变、位错、晶界等缺陷，属强制反应，利用该方法可以合成常规方法难以合成的新型亚稳态复合材料该方法的缺点是制备过程极易引入杂质，降低材料性能 (2) 接触反应法接触反应法(CR——Contact Reaction Process)是一种在 SHS 法、XD 法的基础上开发的一种制备铜基复合材料的新工艺其工艺流程是先将多种元素粉末或混合粉末机械混合球磨，然后冷压成型，混合粉末在成型中反应，最后搅拌、浇注成型 有研究表明[14]，将 C、B2O3 及 Cu 粉混合制成的预制块压入到铜合金液中，经原位反应生成了TiB2/Cu-Cr 复合材料，其性能也优于非原位合成的铜基复合材用这种方法制备出的 TiC 和 TiB2 颗粒增强铜基复合材料 TiC 颗粒的尺寸可达1～ 10µm，TiB2 颗粒大小为 3～5µm[15, 16]，颗粒增强金属基复合材料颗粒可以拥有更好的强度和韧性[17]目前研究的金属基复合材料已扩展到铁基、镍基和铝基等[18]接触反应原位合成铜基复合材料的工艺成本低、过程简单，增强相与基体结合好，界面性能优异。

1.1.3 液/液原位合成法该法是将含两种反应元素的合金液同时注入保温反应池中，在高速搅拌装置的机械搅拌作用下组分充分接触发生化学反应并析出稳定的增强相，再通过铸造成型或快速喷射沉积获得所需的复合材料利用这种方法可以制备出具有良好稳定性和导电性能的原位TiB2/Cu 复合材料，并应用于电力元件的制造上[19]范文最新推荐------------------------------------------------------7 / 7液/液原位合成铜基复合材料具有制造成本也较低，其过程中无需制备粉末，弥散相是在金属基体内通过化学反应生成的，增强相容易浸润基体金属，界面结合较好1.1.4 液/气原位合成法液/气原位合成法包括 VLS 法、Lanxide 法1)VLS 法VLS 技术是将含碳、氮等气体通入高温金属熔体中，气体与熔体中的增强相元素（如 Ti）发生快速化学反应，生成热力学稳定的弥散增相 TiC、TiN[20]研究发现，以铜为基体制得的颗粒增强铜基复合材料增强颗粒 TiC 的大小、分布和数量取决于 CH4 的分解、C 与 Ti 的反应时间和温度 [21]。