碳纤维增强铜基复合材料的制备与表征

采用电镀工艺,使碳纤维表面形成铜镀层。利用机械合金化法得到铜石墨复合粉末,通过真空热压烧结技术制备碳纤维增强铜基复合材料。观察该复合材料的组织形貌。测定相组成,测量显微硬度与密度。结果表明,镀铜碳纤维的加入有利于石墨铜基复合材料的组织致密化,可将该复合材料的相对密度由74%提高到91%,显微硬度由31.0 HV提高至38.7 HV。当镀铜碳纤维质量分数为10%时,由于碳纤维的偏聚,其基体的显微硬度略有降低。     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响（英文）

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5%IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

原位合成Cu-VC复合材料的组织及性能

用Cu、V、石墨粉末,采用真空非自耗电极电弧熔炼炉原位合成法制备Cu-VC复合材料,采用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析仪等方法表征了Cu-VC复合材料的物相组成及微观组织,利用涡流导电仪和维氏硬度计测试了不同VC含量的Cu-VC复合材料的导电率及硬度。结果表明:采用电弧熔炼原位合成法可制备增强相唯一,界面结合较好,无污染的Cu-VC复合材料;该复合材料的硬度随VC含量的增加而增加,当VC含量达到8wt%时,VC发生严重聚集,割裂基体之间的连续性,导致材料硬度下降;材料的导电率随VC含量的增加先降低后升高。     

镀铜导电陶瓷颗粒Ti3SiC2对铜-石墨复合材料性能的影响

采用超声波化学镀覆技术在导电陶瓷颗粒表面,可获得均匀、连续的镀铜层.用粉末冶金法将镀铜Ti3SiC2与铜、石墨制备成镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料,用金相显微镜和扫描电子显微镜观察和分析了复合材料的显微组织和断口形貌,并测试了它们的电阻率、硬度和抗弯强度.结果表明:随镀铜Ti3SiC2含量的增加镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料的导电性、硬度和抗弯强度显著提高,并且各项性能明显优于不镀铜Ti3SiC2-铜-石墨复合材料.     

镀铜碳纤维对Cu/C复合材料摩擦磨损性能的影响

采用天然石墨、短切碳纤维和电解铜粉为原料,通过化学镀的方法在石墨和碳纤维表面均匀镀覆了一层铜粉,采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备出Cu/C复合材料,并研究碳纤维含量对其电阻率、密度、硬度和抗弯强度等物理性能的影响。在HT-1000型高温摩擦磨损试验机上测试其摩擦磨损性能,分析了磨损的表面形貌。结果表明:随着碳纤维含量的增加,复合材料的密度逐渐降低,电阻率变化不大,抗弯强度和硬度均有所提高。加入镀铜碳纤维后,有效降低了复合材料的摩擦因数和磨损率,当碳纤维含量在1.5wt%时,复合材料的磨损率最低。碳纤维优异的力学性能增强了复合材料承载能力,减轻了复合材料的黏着磨损,同时碳纤维和石墨的镀铜层提高了碳和铜之间的结合力,有利于应力在碳和铜之间的转移。     

导电陶瓷颗粒Ti_3SiC_2含量对碳纤维-铜-石墨复合材料性能的影响

采用超声波化学镀覆技术和电镀技术分别对导电陶瓷Ti_3SiC_2颗粒表面和碳纤维表面进行镀铜处理。用粉末冶金法制备了两组成分相同的Ti_3SiC_2-碳纤维-铜-石墨复合材料,其中一组加入的是镀铜Ti_3SiC_2(A组),另一组加入的是不镀铜Ti_3SiC_2(B组),对它们的密度、电阻率、硬度和抗弯强度进行了测试。结果表明:随Ti_3SiC_2含量的增加两组复合材料的密度、导电性、硬度和抗弯强度明显提高,并且加镀铜Ti_3SiC_2的碳纤维-铜-石墨复合材料的性能指标明显优于加不镀铜Ti_3SiC_2的碳纤维-铜-石墨复合材料。     

真空热压烧结W(50)/Cu-Al_2O_3复合材料的性能研究

采用真空热压烧结工艺制备W(50)/Cu-Al2O3复合材料,观察了其显微组织,测试了其致密度、硬度、抗弯强度和导电率。结果表明:W(50)/Cu-Al2O3复合材料组织致密;致密度和硬度优于Cu-50%W,致密度可达99.8%,显微硬度达135 HV。而导电率为46%IACS,略低于W-50%Cu复合材料。抗弯强度为291.3 MPa,弥散铜钨合金室温弯曲断裂主要以弥散Cu相的撕裂为主,伴随有W-Cu界面的分离和部分W晶粒的解理断裂。     

热压温度对石墨烯铜基复合材料组织及性能的影响

采用粘结混粉、真空热压烧结的方法制备石墨烯铜基复合材料,研究了不同热压温度对石墨烯铜基复合材料物相与组织形貌、致密度、导电性、导热性及力学性能的影响。结果表明:石墨烯在铜基体中实现了均匀分散,且两者界面结合紧密。随着热压温度的升高,复合材料的致密度、导电性、导热性及力学性能均先升高后降低。当热压温度为900℃时,制备的复合材料致密化高,孔隙率低,综合性能最优异,复合材料的致密度、导电率、导热率、显微硬度、屈服强度、抗拉强度分别为98.2%、93.2%IACS、411.0 W·m-1·K-1、85.3 HV、128.8 MPa、253.8 MPa。     

退火工艺对W-20%Cu复合材料组织与性能的影响

研究了不同退火温度及退火时间对W-20%Cu复合材料微观组织、硬度、抗拉强度、导电率、密度的影响。结果表明,W-20%Cu复合材料退火温度为750~950℃,随温度升高,导电率和硬度先升高后降低;800℃与900℃分别退火0.5~6 h,导电率下降,硬度先升高后降低。800℃×0.5 h时的W-20%Cu复合材料的导电率相对较高,为47.32%IACS(国际退火铜标准),900℃×1 h时材料硬度相对较高,为285 HB。     

原位(TiB2-TiB)/Cu复合材料组织与性能研究

采用机械合金化和热压烧结相结合的方法制备出原位TiB_2颗粒和TiB晶须混杂增强的铜基复合材料,利用XRD、OM、SEM、TEM研究了复合材料的微观组织,分析了热压烧结过程中的原位反应机理及微观组织对复合材料硬度、导电率及致密度的影响规律。结果表明:原位反应过程为Cu和Ti原始粉末在800℃开始反应生成Cu3Ti中间相,在850℃时达到Cu3Ti中间相的熔点并在基体中形成液相微区,然后B原子扩散至该液相微区,在继续加热过程中原位析出硼化钛增强相。TiB晶须含量相对较多的复合材料具有较高的硬度,Ti B2颗粒含量相对较多的复合材料具有较高的导电率,TiB晶须和TiB_2颗粒混杂增强的铜基复合材料则同时兼备了以上2种复合材料的性能优势,其综合性能得到优化。所得烧结态3%(TiB_2-TiB)/Cu混杂增强复合材料的硬度和导电率分别达到86.6 HB和70.4%IACS。     

混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料制备与性能

本文以碳纳米管（CNTs）和TiB2颗粒作为增强相,首先利用球磨、表面吸附和热压烧结相结合技术制备具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,改善了CNTs在铜基复合材料中易团聚问题。CNTs/Cu复合材料的致密度和导电率随CNTs含量增加而降低,抗拉强度和伸长率随CNTs含量增加先升高后降低,当含量为0.1 wt.%时综合性能最优,致密度、导电率和抗拉强度分别为97.57%、91.2 %IACS和252 MPa。而球磨后热压烧结的1 wt.% TiB2/Cu复合材料致密度、导电率和抗拉强度分别为97.61%、58.3 %IACS和436 MPa。在此基础上,将TiB2颗粒原位引入到具有层叠结构的CNTs/Cu复合材料,制备获得混杂增强(CNTs+TiB2)/Cu复合材料。相比单一CNTs（或TiB2）增强铜基复合材料,(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的强度提升显著。其中,(0.1 wt.% CNTs+1 wt.% TiB2)/Cu复合材料的导电率和抗拉强度分别为56.4 %IACS和531 MPa,相比1 wt.% TiB2/Cu,其导电率仅降低3.3%,而抗拉强度则升高21.8%。这主要归因于片层间CNTs可起承担和传递载荷作用,同时片层间弥散分布的TiB2颗粒可以钉扎位错,两种强化机制共同作用使(CNTs+TiB2)/Cu复合材料的抗拉强度显著提升。     

铝热反应法制备Mo增强铜基纳米复合材料的组织与性能

采用铝热反应-自蔓延烧结法制备了钼质量分数分别为5%、10%、20%的Mo增强铜基复合材料。采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜和透射电镜分析了复合材料的物相及微观组织形貌,并研究了钼添加量对复合材料力学性能、导电性能、热膨胀系数的影响。结果表明:该工艺制得的复合材料基体晶粒尺寸均达到纳米级,致密度均达到90%以上,硬度较纯铜提高40%以上,导电性能良好(72%IACS以上)。随着钼质量分数的增加,复合材料的硬度增加,致密度、电导率及热膨胀系数下降。当钼质量分数为20%时,复合材料的致密度为91.88%,电导率为72%IACS,硬度是纯铜的2倍,热膨胀系数较纯铜降低了13%,综合性能最佳。复合材料硬化的主要机理为强化相钼和铜基体弹性模量差别引起的模量硬化。     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5% IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

稀土La对Al2O3/Cu复合材料组织与性能的影响

利用机械合金化法结合放电等离子烧结制备Al2O3/Cu铜基复合材料,采用XRD、SEM、硬度、抗拉强度和电导率等测试研究La含量对Al2O3/Cu复合粉末和烧结材料组织及性能的影响。结果表明:添加0.05%的稀土La有利于机械合金化过程中Cu晶粒的细化和Al2O3颗粒的弥散分布,从而提高烧结材料的显微硬度和抗拉强度。烧结材料的导电率随着La含量的增加先升后降,当La的质量分数为0.10%时,Al2O3/Cu复合材料的导电率提高11.3%IACS。     

二硫化钼含量对铜-镀铜石墨复合材料性能的影响

用传统的粉末冶金方法制备了二硫化钼-铜-镀铜石墨及二硫化钼-铜-石墨复合材料,对其电阻率、抗弯强度、硬度和耐磨性进行了测试,并用金相显微镜和SEM观察了该复合材料的显微组织和磨面形貌,分析了二硫化钼含量对这两种复合材料的组织与性能的影响,结果表明,随着二硫化钼含量的增加,铜-镀铜石墨复合材料的电阻率略微增高,抗弯强度和硬度值提高;二硫化钼-铜-镀铜石墨复合材料的各项性能指标均优于二硫化钼-铜-石墨复合材料的性能指标;在磨损实验中二硫化钼的加入增强了两种材料的机械磨损的耐磨性.     

镀铜石墨粉含量对铜-镀铜石墨复合材料组织与性能的影响

比较了用粉末冶金法制备的铜－镀铜石墨复合材料的显微组织与部分性能。结果表明，随镀铜石墨含量的增加，铜－镀铜石墨复合材料的密度和导性降低，但其组织中石墨分布更均匀，并且铜有利于构成三维网状，使该复合材料具有更好的导电性。     

添加剂对新型AgTiB2触头材料微结构和性能的影响

采用高能球磨和粉末冶金法制备了含不同添加剂的AgTiB2触头材料,系统研究了WO3、Al、Bi2O3以及WO3+Bi2O3、WO3+Al复合添加对AgTiB2材料微结构和性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析了AgTiB2复合粉末形貌和AgTiB2复合材料的组织,并对硬度和导电率进行测试。结果表明:WO3、Al+WO3与Bi2O3+WO3添加有助于提高AgTiB2复合材料致密度;与未添加的相比,单独添加WO3和复合添加Al+WO3的AgTiB2材料的硬度和导电率都有不同程度的增加,硬度分别为1253和1022 MPa,导电率分别为78.62%IACS和14.91%IACS;与未添加的相比,复合添加Bi2O3+WO3的AgTiB2材料硬度和导电率分别为786 MPa和16.12%IACS。     

树脂碳包覆石墨/铜复合材料组织和性能研究

为低成本制备高性能石墨/铜复合材料,以酚醛树脂包覆石墨粉、电解铜粉、二氧化硅为原料,采用传统的粉末冶金工艺制备了树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比了其与天然鳞片石墨/铜复合材料和镀铜石墨/铜复合材料组织和性能的差异。发现酚醛树脂包覆可有效保护石墨结构完整性,还原铜表面氧化膜,促进铜的扩散烧结,利于致密化。与天然鳞片石墨/铜复合材料相比,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的导电性能、力学性能和摩擦磨损性能提高,其电导率、抗弯强度和硬度分别为9.87 MS.m-1、81 MPa、22 HV,与镀铜石墨/铜复合材料的相当,且摩擦磨损性能略优于镀铜石墨/铜复合材料。     

铁含量对钒钛铁精矿原位合成铁基摩擦材料的影响

以钒钛铁精矿和石墨为原料,在真空条件下采用原位碳热反应加烧结工艺制备了铁基摩擦材料,研究了铁含量(66wt%~82wt%)对铁基摩擦材料微观组织、相对密度、硬度、摩擦系数、磨损率、导热系数和压缩强度等性能的影响。结果表明:利用钒钛铁精矿可制备出性能良好的铁基摩擦材料。随铁含量增加,材料孔隙率逐渐减小,材料微观组织里出现层片状珠光体的趋势先增强后减弱。材料相对密度、布氏硬度、导热系数和压缩强度均随铁含量的增加而增大,但对磨损率而言,当铁含量从66wt%增加到78wt%时,磨损率从2.27×10~(-7)cm~3/J逐渐增大到3.82×10~(-7 )cm~3/J。当铁含量再增大到82wt%时,磨损率反而快速降低至1.06×10~(-7)cm~3/J。综合来看,当铁含量在70wt%~74wt%内时制备的铁基摩擦材料有较适中的摩擦系数、磨损率和导热系数。     

Zr元素对耐热铝合金导线组织和性能的影响

采用显微组织观察、力学性能测试、热保持性能测试、导电性能测试等方法,研究了Zr含量对Al-0.1Er合金导线显微组织和性能的影响。结果表明:Al-0.1Er合金中Zr添加量较少时(≤0.15wt%),Zr以固溶原子形式存在。随着Zr含量的增加,试样的强度和热保持性能逐渐升高,伸长率和导电率逐渐降低。当Zr含量达到0.2wt%时,Al_3Zr相析出,晶粒细化,试样强度继续增强,热保持性能下降,伸长率和导电率回升。经过210℃×4 h时效处理后,Al-0.1Er-0.05Zr合金导线导电率达到了60.13%IACS,耐热性能在280℃条件下,强度保存率在90%以上,达到超耐热铝合金导线导电性能和耐热性能要求。