石墨/铜复合材料的显微组织与热力学性能
发布时间：2021-08-03 08:37
采用鳞片石墨粉和纯铜粉为原料,通过真空热压烧结制备高导热石墨/铜复合材料。研究了石墨体积分数对该复合材料热导率和抗弯强度的影响。结果表明:热压温度对该复合材料的界面影响较大,在热压温度970℃,该复合材料界面结合最好;随石墨体积分数的增加,复合材料的致密度下降,而热导率先升后降。当石墨体积分数为60%时,该复合材料的热导率达到最大,为680 W/（m·K）;随着石墨体积分数的增加,该复合材料的抗弯强度下降。
【文章来源】：热加工工艺. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面
形粉末。图1为复合材料的真空热压烧结的形貌。可看到，天然鳞片石墨片层面垂直于压力方向，设定该方向为X-Y二维方向。这是因为在压力作用下，天然鳞片石墨的层状结构有了选择性的排列，且趋向于X-Y二维方向。随着压力逐渐增大，粉末之间接触逐渐紧密，当压力达到一定值以后，由于铜粉的存在，阻碍了石墨进一步运动，使得石墨的层片面排列不够理想。将冷压坯进行真空热压烧结时，由于铜粉逐渐熔化，处于塑性状态，形态距离变小，阻碍鳞片石墨运动的力减校在热压力作用下，鳞片石墨的层片面进一步趋向于X-Y二维面。图2为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面的结合情况。可看到，该复合材料的界面结合情况受热压温度的影响，当温度为940℃时，铜和石墨之间的界面结合较差，界面中可看到许多孔洞。随温度的升高，铜粉熔化为液态，使得界面结合更好，从图2（b）可看到，石墨/铜复合材料的界面结合致密，未发现孔洞。因此，选择合适的热压温度，是优化复合材料界面，提高复合材料性能的关键。2.2石墨含量对复合材料致密度的影响图3为不同石墨含量对复合材料致密度的影响。在烧结温度970℃，热压压力20MPa下，从图中可看到，随着石墨体积分数的增加，该复合材料的致密度不断下降。这是由于石墨含量较低时，铜含量充足，石墨均匀分布其中，真空热压烧结时，坯料在烧结过程中承受压力，铜可充分填充于石墨之间的间隙。随着石墨含量的逐渐增加，石墨与石墨之间接触逐渐增多，在混合粉末中会形成“架桥效应”，阻碍粉末的压实致密，“架桥”的存在也会使得铜粉与石墨的接触不够紧密，高温时铜需要移动较长的距离才能填满与石墨之间的间隙。石墨的增加会使铜由于不足而不能充分填满与石墨之间的空隙，从而引起该复合材料致密度的降低。
态，形态距离变小，阻碍鳞片石墨运动的力减校在热压力作用下，鳞片石墨的层片面进一步趋向于X-Y二维面。图2为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面的结合情况。可看到，该复合材料的界面结合情况受热压温度的影响，当温度为940℃时，铜和石墨之间的界面结合较差，界面中可看到许多孔洞。随温度的升高，铜粉熔化为液态，使得界面结合更好，从图2（b）可看到，石墨/铜复合材料的界面结合致密，未发现孔洞。因此，选择合适的热压温度，是优化复合材料界面，提高复合材料性能的关键。2.2石墨含量对复合材料致密度的影响图3为不同石墨含量对复合材料致密度的影响。在烧结温度970℃，热压压力20MPa下，从图中可看到，随着石墨体积分数的增加，该复合材料的致密度不断下降。这是由于石墨含量较低时，铜含量充足，石墨均匀分布其中，真空热压烧结时，坯料在烧结过程中承受压力，铜可充分填充于石墨之间的间隙。随着石墨含量的逐渐增加，石墨与石墨之间接触逐渐增多，在混合粉末中会形成“架桥效应”，阻碍粉末的压实致密，“架桥”的存在也会使得铜粉与石墨的接触不够紧密，高温时铜需要移动较长的距离才能填满与石墨之间的间隙。石墨的增加会使铜由于不足而不能充分填满与石墨之间的空隙，从而引起该复合材料致密度的降低。图4为石墨含量不同时复合材料在X-Y向和Z向的热导率。可看出，复合材料在X-Y向的热导率图2不同热压温度下石墨/铜复合材料的界面Fig.2Interfaceofgraphite/Cucompositeunderdifferenthotpressingtemperatures图1石墨/铜复合材料热压烧结后的形貌Fig.1Morphologyofgraphite/Cucompositeafterhotpressing图3不同石墨含量对复合材料致密度的影响Fig.3Effectofgraphitevolumefractiononrelativedensityofthecompo
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料[J]. 张昊明,何新波,沈晓宇,刘谦,曲选辉. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(03)
[2]镀铜石墨-铜基复合材料组织与性能研究[J]. 王文芳,许少凡,应美芳,王成福,储道葆. 合肥工业大学学报(自然科学版). 1999(01)
[3]铝-石墨复合材料的研制[J]. 郭可讱,梁立达. 大连工学院学报. 1982(01)
本文编号：3319306
【文章来源】：热加工工艺. 2016,45(16)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面
形粉末。图1为复合材料的真空热压烧结的形貌。可看到，天然鳞片石墨片层面垂直于压力方向，设定该方向为X-Y二维方向。这是因为在压力作用下，天然鳞片石墨的层状结构有了选择性的排列，且趋向于X-Y二维方向。随着压力逐渐增大，粉末之间接触逐渐紧密，当压力达到一定值以后，由于铜粉的存在，阻碍了石墨进一步运动，使得石墨的层片面排列不够理想。将冷压坯进行真空热压烧结时，由于铜粉逐渐熔化，处于塑性状态，形态距离变小，阻碍鳞片石墨运动的力减校在热压力作用下，鳞片石墨的层片面进一步趋向于X-Y二维面。图2为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面的结合情况。可看到，该复合材料的界面结合情况受热压温度的影响，当温度为940℃时，铜和石墨之间的界面结合较差，界面中可看到许多孔洞。随温度的升高，铜粉熔化为液态，使得界面结合更好，从图2（b）可看到，石墨/铜复合材料的界面结合致密，未发现孔洞。因此，选择合适的热压温度，是优化复合材料界面，提高复合材料性能的关键。2.2石墨含量对复合材料致密度的影响图3为不同石墨含量对复合材料致密度的影响。在烧结温度970℃，热压压力20MPa下，从图中可看到，随着石墨体积分数的增加，该复合材料的致密度不断下降。这是由于石墨含量较低时，铜含量充足，石墨均匀分布其中，真空热压烧结时，坯料在烧结过程中承受压力，铜可充分填充于石墨之间的间隙。随着石墨含量的逐渐增加，石墨与石墨之间接触逐渐增多，在混合粉末中会形成“架桥效应”，阻碍粉末的压实致密，“架桥”的存在也会使得铜粉与石墨的接触不够紧密，高温时铜需要移动较长的距离才能填满与石墨之间的间隙。石墨的增加会使铜由于不足而不能充分填满与石墨之间的空隙，从而引起该复合材料致密度的降低。
态，形态距离变小，阻碍鳞片石墨运动的力减校在热压力作用下，鳞片石墨的层片面进一步趋向于X-Y二维面。图2为不同热压温度下石墨/铜复合材料界面的结合情况。可看到，该复合材料的界面结合情况受热压温度的影响，当温度为940℃时，铜和石墨之间的界面结合较差，界面中可看到许多孔洞。随温度的升高，铜粉熔化为液态，使得界面结合更好，从图2（b）可看到，石墨/铜复合材料的界面结合致密，未发现孔洞。因此，选择合适的热压温度，是优化复合材料界面，提高复合材料性能的关键。2.2石墨含量对复合材料致密度的影响图3为不同石墨含量对复合材料致密度的影响。在烧结温度970℃，热压压力20MPa下，从图中可看到，随着石墨体积分数的增加，该复合材料的致密度不断下降。这是由于石墨含量较低时，铜含量充足，石墨均匀分布其中，真空热压烧结时，坯料在烧结过程中承受压力，铜可充分填充于石墨之间的间隙。随着石墨含量的逐渐增加，石墨与石墨之间接触逐渐增多，在混合粉末中会形成“架桥效应”，阻碍粉末的压实致密，“架桥”的存在也会使得铜粉与石墨的接触不够紧密，高温时铜需要移动较长的距离才能填满与石墨之间的间隙。石墨的增加会使铜由于不足而不能充分填满与石墨之间的空隙，从而引起该复合材料致密度的降低。图4为石墨含量不同时复合材料在X-Y向和Z向的热导率。可看出，复合材料在X-Y向的热导率图2不同热压温度下石墨/铜复合材料的界面Fig.2Interfaceofgraphite/Cucompositeunderdifferenthotpressingtemperatures图1石墨/铜复合材料热压烧结后的形貌Fig.1Morphologyofgraphite/Cucompositeafterhotpressing图3不同石墨含量对复合材料致密度的影响Fig.3Effectofgraphitevolumefractiononrelativedensityofthecompo
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结制备非连续石墨纤维/Cu复合材料[J]. 张昊明,何新波,沈晓宇,刘谦,曲选辉. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(03)
[2]镀铜石墨-铜基复合材料组织与性能研究[J]. 王文芳,许少凡,应美芳,王成福,储道葆. 合肥工业大学学报(自然科学版). 1999(01)
[3]铝-石墨复合材料的研制[J]. 郭可讱,梁立达. 大连工学院学报. 1982(01)
本文编号：3319306
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