SPS制备石墨/铜导电材料烧结机理及微观界面特征的研究
发布时间：2021-01-21 09:41
随着现代科技的飞速发展,人类的生活逐步进入到了电子化、信息化和智能化。这些显而易见的变化都离不开材料的发展进步。在这个时代大背景下,尤其是石墨铜导电材料表现出巨大的应用潜力。放电等离子烧结技术（SPS）作为一项先进的材料制备技术,在新材料的研发和制备方面具有很大的优势,但是SPS烧结机理现在还没有完全搞清楚。因此本文研究的主要目的是通过利用SPS技术制备石墨铜基复合材料来研究该技术制备的材料的综合性能及其致密化机理。本文通过机械合金化法（MA）制备了石墨铜复合粉末；电镀法制备了碳纤维铜复合丝；最后用SPS烧结技术制备了短碳纤维增强铜基复合材料。观察和了解了复合材料的微观界面结构；讨论了SPS烧结致密化过程和机理；分析了镀铜碳纤维含量以及烧结温度对复合材料物理性能、力学性能和摩擦磨损性能的影响。结果表明：石墨和铜之间界面模糊,没有气孔或缝隙,结合非常紧密,石墨的存在分割了铜基体,抑制了铜晶粒的长大；碳纤维和铜之间的结合是弱结合,界面区存在一个大约40nm厚的互扩散层。在本文研究中,SPS致密化过程包括三个阶段：一、颗粒重排阶段,此阶段起主要作用的是所施加的压力,在压力作用下坯体内部气体排...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景,目的及意义
1.2 石墨/铜基复合材料研究现状及发展趋势
1.2.1 石墨/铜基复合材料研究现状
1.2.2 石墨铜基复合材料的应用
1.2.3 石墨/铜基复合材料的发展前景
1.3 SPS技术及其在新材料研究制备中的应用
1.3.1 常用的烧结技术
1.3.2 放电等离子烧结技术
1.3.3 放电等离子烧结技术在材料科学领域的应用
1.3.4 SPS烧结机制的若干观点
1.4 金属基复合材料微观界面特征
1.5 本论文主要研究内容
第二章 石墨铜基复合材料的制备与表征
2.1 碳纤维电镀铜工艺
2.1.1 实验原材料,药品和仪器设备
2.1.2 碳纤维表面预处理
2.1.3 电镀液的制备
2.1.4 碳纤维镀铜
2.2 机械合金化法制备石墨/铜复合粉末
2.2.1 实验材料和设备
2.2.2 机械合金化制备碳纤维增强铜基复合粉末
2.3 SPS制备碳纤维增强铜基复合材料
2.3.1 实验材料和设备
2.3.2 SPS烧结工艺
2.3.3 组织分析与性能测定
第三章 石墨铜基复合材料烧结机理的分析与微观界面的研究
3.1 复合材料的微观组织形貌
3.2 石墨铜基复合材料的微观界面研究
3.2.1 复合材料的FESEM微观组织形貌
3.2.2 复合材料的断口形貌
3.2.3 复合材料的TEM形貌
3.3 SPS烧结机理研究
3.4 本章小结
第四章 石墨铜基复合材料的性能研究
4.1 铜基复合材料的物理性能
4.1.1 铜基复合材料的密度分析
4.1.2 铜基复合材料的显微硬度分析
4.1.3 铜基复合材料的导电性分析
4.2 铜基复合材料摩擦磨损性能研究
4.2.1 镀铜碳纤维含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响
4.2.2 烧结温度对复合材料摩擦磨损性能的影响
4.2.3 载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响
4.3 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子体烧结W粉数值模拟[J]. 陈小安,尚福军,宋顺成. 粉末冶金技术. 2010(04)
[2]放电等离子烧结中显微组织演变的自调节机制[J]. 宋晓艳,刘雪梅,张久兴. 中国体视学与图像分析. 2004(03)
[3]放电等离子烧结技术与新材料研究[J]. 张久兴,张忻,岳明,周美玲,左铁镛. 功能材料信息. 2004(03)
[4]SPS烧结纳米铜粉制备块体材料的研究[J]. 邱丰,刘学然,冉旭,刘勇兵. 汽车工艺与材料. 2004(07)
[5]石墨、SiO2在铜基摩擦材料基体中的摩擦学行为研究[J]. 李世鹏,熊翔,姚萍屏,乔卫东. 非金属矿. 2003(06)
[6]二硫化钼含量对铜-石墨复合材料组织与性能的影响[J]. 许少凡,金牛,王成福. 矿冶工程. 2003(03)
[7]电力机车受电弓滑板的研究状况及发展趋势[J]. 王贵青,陈敬超,孙加林. 材料导报. 2003(01)
[8]碳和电相伴发展[J]. 李平. 电器工业. 2002(12)
[9]压力对碳纤维-铜-石墨复合材料电磨损性能的影响[J]. 凤仪,黄守国,王成福,陶宁. 矿冶工程. 2001(01)
[10]电流强度对碳纤维-铜-石墨复合电刷材料电磨损性能的影响[J]. 风仪,王文芳,黄守国,王成福. 润滑与密封. 2000(03)
博士论文
[1]碳纤维/铜和CuO纳米线/碳纤维复合材料的制备及性能研究[D]. 曾俊.兰州大学 2009
本文编号：2990925
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景,目的及意义
1.2 石墨/铜基复合材料研究现状及发展趋势
1.2.1 石墨/铜基复合材料研究现状
1.2.2 石墨铜基复合材料的应用
1.2.3 石墨/铜基复合材料的发展前景
1.3 SPS技术及其在新材料研究制备中的应用
1.3.1 常用的烧结技术
1.3.2 放电等离子烧结技术
1.3.3 放电等离子烧结技术在材料科学领域的应用
1.3.4 SPS烧结机制的若干观点
1.4 金属基复合材料微观界面特征
1.5 本论文主要研究内容
第二章 石墨铜基复合材料的制备与表征
2.1 碳纤维电镀铜工艺
2.1.1 实验原材料,药品和仪器设备
2.1.2 碳纤维表面预处理
2.1.3 电镀液的制备
2.1.4 碳纤维镀铜
2.2 机械合金化法制备石墨/铜复合粉末
2.2.1 实验材料和设备
2.2.2 机械合金化制备碳纤维增强铜基复合粉末
2.3 SPS制备碳纤维增强铜基复合材料
2.3.1 实验材料和设备
2.3.2 SPS烧结工艺
2.3.3 组织分析与性能测定
第三章 石墨铜基复合材料烧结机理的分析与微观界面的研究
3.1 复合材料的微观组织形貌
3.2 石墨铜基复合材料的微观界面研究
3.2.1 复合材料的FESEM微观组织形貌
3.2.2 复合材料的断口形貌
3.2.3 复合材料的TEM形貌
3.3 SPS烧结机理研究
3.4 本章小结
第四章 石墨铜基复合材料的性能研究
4.1 铜基复合材料的物理性能
4.1.1 铜基复合材料的密度分析
4.1.2 铜基复合材料的显微硬度分析
4.1.3 铜基复合材料的导电性分析
4.2 铜基复合材料摩擦磨损性能研究
4.2.1 镀铜碳纤维含量对铜基复合材料摩擦磨损性能的影响
4.2.2 烧结温度对复合材料摩擦磨损性能的影响
4.2.3 载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响
4.3 本章小结
第五章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子体烧结W粉数值模拟[J]. 陈小安,尚福军,宋顺成. 粉末冶金技术. 2010(04)
[2]放电等离子烧结中显微组织演变的自调节机制[J]. 宋晓艳,刘雪梅,张久兴. 中国体视学与图像分析. 2004(03)
[3]放电等离子烧结技术与新材料研究[J]. 张久兴,张忻,岳明,周美玲,左铁镛. 功能材料信息. 2004(03)
[4]SPS烧结纳米铜粉制备块体材料的研究[J]. 邱丰,刘学然,冉旭,刘勇兵. 汽车工艺与材料. 2004(07)
[5]石墨、SiO2在铜基摩擦材料基体中的摩擦学行为研究[J]. 李世鹏,熊翔,姚萍屏,乔卫东. 非金属矿. 2003(06)
[6]二硫化钼含量对铜-石墨复合材料组织与性能的影响[J]. 许少凡,金牛,王成福. 矿冶工程. 2003(03)
[7]电力机车受电弓滑板的研究状况及发展趋势[J]. 王贵青,陈敬超,孙加林. 材料导报. 2003(01)
[8]碳和电相伴发展[J]. 李平. 电器工业. 2002(12)
[9]压力对碳纤维-铜-石墨复合材料电磨损性能的影响[J]. 凤仪,黄守国,王成福,陶宁. 矿冶工程. 2001(01)
[10]电流强度对碳纤维-铜-石墨复合电刷材料电磨损性能的影响[J]. 风仪,王文芳,黄守国,王成福. 润滑与密封. 2000(03)
博士论文
[1]碳纤维/铜和CuO纳米线/碳纤维复合材料的制备及性能研究[D]. 曾俊.兰州大学 2009
本文编号：2990925
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