MAX相增强Cu,Ag基复合材料制备及其性能研究

发布时间：2020-11-09 10:45

　　 随着军工、航天航空、高铁等技术不断的发展,现代工业对材料的机械性能、电接触性能,摩擦磨损性能等要求越来越高。Ag、Cu等金属基复合材料作为常见的电接触及摩擦磨损材料,具有良好的导电导热性、耐电弧侵蚀性及抗熔焊性能等,MAX相是一种新型的层状三元化合物,本文分别以Cu、Ag为基体,制备了Cu-Ti_3AlC_2、Ag-Ti_3AlC_2、Ag-Ti_2AlN和Ag-Ti_3SiC_2,在物理性能、电接触、摩擦磨损性能等方面进行了一系列的系统研究,相比于传统电接触材料,这种新型的电接触材料在性能上有很大的提升。主要研究内容和结果如下:(1)使用不同烧结温度对Cu-Ti_3AlC_2复合材料进行分段烧结后,其致密度和硬度随着烧结温度的提高,表现出升高的趋势,复合材料的导电率随着烧结温度的提高呈现出下降趋势。关于材料的电接触性能,在接触实验后,阳极触头的质量减小,阴极触头质量增加,且其变化趋势很稳定。(2)使用不同的烧结温度对Ag-Ti_2AlN、Ag-Ti_3AlC_2和Ag-Ti_3SiC_2三种复合材料进行分断烧结,三种材料的致密度、硬度和电导率随着烧结温度的升高而升高。三种复合材料在进行抗拉强度测试时,平均抗拉强度均在200Mpa以上,且断裂方式均为韧性断裂。Ag-Ti_2AlN、Ag-Ti_3AlC_2和Ag-Ti_3SiC_2三种复合材料在直流条件下进行通断循环电接触性能测试,触头质量变化规律均呈现出阳极电弧的特征,表现为阳极质量减少,阴极质量增加。三种材料均具有优异的燃弧特性,燃弧时间和燃弧能量在前15000次电接触实验中基本保持稳定,在后5000次实验中缓慢升高。研究三种材料燃弧时间和燃弧能量的变化规律,拟合出其燃弧能量随燃弧时间的变化规律呈指数极增长。又对Ag-Ti_2AlN复合材料进行了80000次通断循环电接触实验,得出关于Ag-MAX相复合材料触头表面形貌特征规律,即在Ag-MAX相复合材料电接触过程中,当通断次数较少或者基体中的MAX相不易脱落时,其阴极和阳极都会有较为光滑的波纹状形貌的生成,而当通断次数较多或者基体中的MAX相较易脱落时,阳极熔池的形貌为中心出现飞溅液滴和熔池周围出现粗糙度较低的波纹状形貌相结合,阴极形貌为多孔的珊瑚状结构为主。
【学位单位】：昆明贵金属研究所
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33
【部分图文】：

不同 MAX 相的原子结构：（a）Ti2SiC 原子结构 (b)Ti3SiC2原子结构 (c)α原子结构 Atomic structure of different MAX phases: (a) Ti2SiC atomic structure (b) Ti3SiC2structure (c) α -Ta4AlC3atomic structureAX 相研究现状 MAX 相复合材料的制备工艺MAX 相研究的早期，研究人员以较高纯度的 MAX 相的制备为研究目是关于 MAX 相复合材料的一些制备方法的探索，以及其性能等探究，国外除了 Barsoum 课题组外很少有研究人员对 MAX 复合材料有报

.5h 后将粉末取出，由于在高能球磨后，混合粉末中存在内应力，随后式炉中对粉末进行去应力退火，将退火后的粉末在磨具中进行压制，压铸锭在真空管式炉中进行第一次预烧结，十个样品（编号分别为 1#-10#温度分别为：600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、980℃，均采用分断烧制，升温速率控制在 5℃/min，第一次保温的温00℃，保温 30min，第二次保温的温度点为 600℃，除 1#样品保温 120m烧结过程，其余 2#-10#样品均保温 30min 后进行下一温度段的烧结#每个样品在到达预设的烧制温度后同样保温 120min，在第一次预烧结致密度普遍都在 84-89%这一区间，故对样品进行复压复烧，复烧的工步预烧结的工艺相同，随后得到在不同温度烧结的 1#-10#铸锭，分别其进行微观形貌的观察和物理性能的检测。（ ）（b）

u-Ti3AlC2微观形貌和物理性能的表征与讨论 3-2 选取了较为代表性的几个温度点的 SEM 图像，图 3-2 中可以2相在 Cu 基体中的分布呈现出不同规律，1#样品在 600℃烧结后，如i3AlC2与基体的结合不是很紧密，存在一定缝隙，且存在的缝隙较多经过 700℃烧结后，同样存在黑色的缝隙，缝隙相比于 1#样品有所减在经过 800℃的烧结后，缝隙的数量从图中观察与 700℃烧结差距不4#样品在 950℃烧结后，可以从图中明显的观察到黑色缝隙数量明显减2与 Cu 基体的结合程度变得致密，且 Ti3AlC2颗粒的形态变得均匀且弥
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本文编号：2876307