TiC含量对TiC/Cu复合材料组织与性能的影响
发布时间：2021-01-13 15:26
采用粉末冶金法制备了TiC/Cu复合材料,研究不同TiC含量对TiC/Cu复合材料组织与拉伸性能的影响,并利用扫描电镜、金相显微镜等对样品的表面形貌和拉伸断口形貌进行分析。结果表明,TiC与基体结合紧密且在基体中分布均匀;随着增强相TiC含量的增加,TiC/Cu复合材料的抗拉强度先增大后降低;TiC的加入明显阻碍了基体晶粒长大;当TiC质量分数为2%时,强化效果较好,TiC/Cu复合材料的塑性较好。
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2017,45(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）
能材料试验机进行力学性能测试；用日本ＨＩＴＡＣＨＩＳ—４８００扫描电子显微镜对试样的表面和拉伸试样宏观断面形貌进行观测；采用金相显微镜对试样的金相组织进行分析。２结果与讨论２．１ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的微观组织图１（ａ）和图１（ｂ）分别为烧结温度为９００℃和９５０℃的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的ＢＳＥ（ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＩｍａｇｉｎｇ）微观形貌照片，图２（ａ）和图２（ｂ）分别为其ＳＥＭ照片。由图１和图２可见，ＴｉＣ颗粒在铜基体中均匀分布，且ＴｉＣ颗粒在ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料中依然保持原本的完整形状。在烧结过程中，随着烧结温度的升高，ＴｉＣ颗粒与铜基体之间的原子扩散加剧，颗粒与颗粒的接触面之间更易形成粘结面，且烧结体的强度随粘结面的扩大而增加。烧结体强度的增加主要表现为孔隙变小且数量减少。随着烧结颈不断长大，颗粒之间原本相互连通的空隙逐渐收缩为圆形的闭孔，孔隙总量减少，颗粒间的距离减小，烧结体开始变得致密，形成致密化过程。图１（ａ）中存在很多圆形空隙甚至裂纹，而图１（ｂ）中则较少。这是由于高温使原子运动加剧，颗粒之间图１烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）图２烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＳＥＭ
烧结温度和保温时间有关，随着烧结的进行，不规则的空隙向规则的圆形空隙发展；但是，足够高的烧结温度与足够长的保温时间也难以使烧结体中的孔隙达到理论意义上的球形化。２．２ＴｉＣ增强颗粒与基体金属的界面组织为了研究ＴｉＣ含量对ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的影响，应用粉末冶金法制备了ＴｉＣ含量为０、２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料。烧结温度为１０００℃，保温时间为２ｈ，烧结过程中将试样置于石墨中埋烧以防止氧化。观察烧结后的试样表面形貌可以图３ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料界面组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．３ＢＳＥｉｍａｇｅｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅ发现，除了有轻微程度的弯曲之外，试样无明显的裂纹出现，试样表面光洁。图３所示为ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的ＢＳＥ界面组织，其中黑色组织为ＴｉＣ颗粒，四周灰黑色组织为铜基体。从图３中可以看出，ＴｉＣ颗粒与铜基体之间的结合较为紧密，ＴｉＣ颗粒被铜基体紧紧包围，其界面结合较好，看不出有界面反应产物产生。２．３ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的金相组织用砂纸对ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料试样进行打磨并在抛光机上抛光后，用腐蚀液进行适当的腐蚀，然后在光学显微镜下观察试样的金相组织。在金相显微镜下可以对试样的显微组织进行观察并对其中存在的缺陷进行分析，进而分析ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的性能。图４为ＴｉＣ含量分别为２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料，在初压成形压力为３００ＭＰａ，９５０℃的烧结温度下保温２ｈ的金相组织照片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiC颗粒增强铜镍基复合材料及磨损性[J]. 宋月波,李永靖,龙律位,杨建林. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(06)
[2]金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊（英文）[J]. 吴茂,曹车正,Rafi-ud-din,何新波,曲选辉. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(06)
[3]银基电接触材料的研究现状及发展趋势[J]. 王松,付作鑫,王塞北,沈月,谢明,张吉明. 贵金属. 2013(01)
[4]陶瓷颗粒增强铜基复合材料研究进展[J]. 徐少春,杨军,崔雅茹. 热加工工艺. 2009(10)
[5]低压电器用电触头材料[J]. 柏小平,林万焕,张明江. 电工材料. 2007(03)
[6]非连续增强铜基复合材料的研究现状[J]. 湛永钟. 材料开发与应用. 2005(04)
本文编号：2975105
【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2017,45(01)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）
能材料试验机进行力学性能测试；用日本ＨＩＴＡＣＨＩＳ—４８００扫描电子显微镜对试样的表面和拉伸试样宏观断面形貌进行观测；采用金相显微镜对试样的金相组织进行分析。２结果与讨论２．１ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的微观组织图１（ａ）和图１（ｂ）分别为烧结温度为９００℃和９５０℃的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的ＢＳＥ（ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＩｍａｇｉｎｇ）微观形貌照片，图２（ａ）和图２（ｂ）分别为其ＳＥＭ照片。由图１和图２可见，ＴｉＣ颗粒在铜基体中均匀分布，且ＴｉＣ颗粒在ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料中依然保持原本的完整形状。在烧结过程中，随着烧结温度的升高，ＴｉＣ颗粒与铜基体之间的原子扩散加剧，颗粒与颗粒的接触面之间更易形成粘结面，且烧结体的强度随粘结面的扩大而增加。烧结体强度的增加主要表现为孔隙变小且数量减少。随着烧结颈不断长大，颗粒之间原本相互连通的空隙逐渐收缩为圆形的闭孔，孔隙总量减少，颗粒间的距离减小，烧结体开始变得致密，形成致密化过程。图１（ａ）中存在很多圆形空隙甚至裂纹，而图１（ｂ）中则较少。这是由于高温使原子运动加剧，颗粒之间图１烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）图２烧结温度为９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料微观组织的ＳＥＭ
烧结温度和保温时间有关，随着烧结的进行，不规则的空隙向规则的圆形空隙发展；但是，足够高的烧结温度与足够长的保温时间也难以使烧结体中的孔隙达到理论意义上的球形化。２．２ＴｉＣ增强颗粒与基体金属的界面组织为了研究ＴｉＣ含量对ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的影响，应用粉末冶金法制备了ＴｉＣ含量为０、２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料。烧结温度为１０００℃，保温时间为２ｈ，烧结过程中将试样置于石墨中埋烧以防止氧化。观察烧结后的试样表面形貌可以图３ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料界面组织的ＢＳＥ图像Ｆｉｇ．３ＢＳＥｉｍａｇｅｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅ发现，除了有轻微程度的弯曲之外，试样无明显的裂纹出现，试样表面光洁。图３所示为ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的ＢＳＥ界面组织，其中黑色组织为ＴｉＣ颗粒，四周灰黑色组织为铜基体。从图３中可以看出，ＴｉＣ颗粒与铜基体之间的结合较为紧密，ＴｉＣ颗粒被铜基体紧紧包围，其界面结合较好，看不出有界面反应产物产生。２．３ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的金相组织用砂纸对ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料试样进行打磨并在抛光机上抛光后，用腐蚀液进行适当的腐蚀，然后在光学显微镜下观察试样的金相组织。在金相显微镜下可以对试样的显微组织进行观察并对其中存在的缺陷进行分析，进而分析ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料的性能。图４为ＴｉＣ含量分别为２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ复合材料，在初压成形压力为３００ＭＰａ，９５０℃的烧结温度下保温２ｈ的金相组织照片。
【参考文献】：
期刊论文
[1]TiC颗粒增强铜镍基复合材料及磨损性[J]. 宋月波,李永靖,龙律位,杨建林. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2014(06)
[2]金刚石/铜复合材料与氧化铝陶瓷的Ag-Cu-Ti活性钎焊（英文）[J]. 吴茂,曹车正,Rafi-ud-din,何新波,曲选辉. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(06)
[3]银基电接触材料的研究现状及发展趋势[J]. 王松,付作鑫,王塞北,沈月,谢明,张吉明. 贵金属. 2013(01)
[4]陶瓷颗粒增强铜基复合材料研究进展[J]. 徐少春,杨军,崔雅茹. 热加工工艺. 2009(10)
[5]低压电器用电触头材料[J]. 柏小平,林万焕,张明江. 电工材料. 2007(03)
[6]非连续增强铜基复合材料的研究现状[J]. 湛永钟. 材料开发与应用. 2005(04)
本文编号：2975105
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