Cu/Graphite-Zr复合材料及TiC-Cu(Ag)(111)体系结构与性能研究

发布时间：2024-05-28 03:00

　　本文通过实验方法研究了 Zr元素含量和石墨含量对铜/石墨复合材料界面改性和力学性能的影响,并通过第一性原理方法研究了Cu(111)/TiC(111)体系与Ag(111)/TiC(111)体系表面与界面结构的稳定性与性能变化规律。具体研究如下:(1)在900℃下,采用真空热压烧结工艺研究活性元素锆以及锆含量对铜/石墨复合材料界面改性的影响。采用XRD、SEM研究了该体系随着Zr含量变化的相组成与微观组织结构,并利用维氏硬度计和静态液压万能试验机分别对样品进行硬度测试和压缩性能测试。结果表明,活性元素Zr在铜基体与石墨的界面处与石墨反应生成了新相ZrC,新生成的ZrC在铜基体与石墨的接触界面形成了一层均匀的过渡层。硬质相ZrC的形成使铜/石墨复合材料的硬度和抗压强度显著增加。(2)在900℃下,采用真空热压烧结工艺研究了石墨含量变化对铜/石墨复合材料力学性能的影响,结果表明,随着石墨体积含量的不断增加,铜/石墨复合材料的硬度逐渐减小,抗压强度与延展性也逐渐降低,这是因为铜基复合材料中作为支撑材料的铜含量逐渐降低,而过多的石墨严重影响了铜/石墨复合材料的性能。(3)采用第一性原理方法研究Cu...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 铜-石墨复合材料
    1.3 铜-石墨复合材料的制备工艺
        1.3.1 粉末冶金法
        1.3.2 机械合金法
        1.3.3 真空搅拌铸造法
        1.3.4 喷射沉积法
    1.4 铜石墨复合材料存在的问题与研究意义
    1.5 本文的研究内容
第二章 试验方法与计算理论基础
    2.1 试验工艺流程图
    2.2 试样制备
        2.2.1 试样成分设计与配料
        2.2.2 试样制备及烧结工艺
    2.3 铜石墨复合材料的组织结构分析
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 微观组织分析
    2.4 铜石墨复合材料的力学性能测试
        2.4.1 维氏硬度测试
        2.4.2 压缩性能测试
    2.5 计算材料学介绍
    2.6 第一性原理介绍
        2.6.1 第一性原理理论概述
        2.6.2 第一性原理理论
        2.6.3 计算软件介绍
第三章 探究活性元素Zr对铜/石墨界面性质的影响
    3.1 引言
    3.2 实验设计与验证
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 XRD分析
        3.3.2 SEM分析
        3.3.3 硬度分析
        3.3.4 室温压缩性能
    3.4 本章小结
第四章 探究石墨含量对铜-石墨界面性质的影响
    4.1 前言
    4.2 实验设计
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 X射线衍射分析
        4.3.2 SEM分析
        4.3.3 硬度分析
        4.3.4 室温压缩性能
    4.4 本章小结
第五章 探究Cu/TiC界面结构与电子性质
    5.1 引言
    5.2 计算细节
    5.3 计算理论公式
        5.3.1 表面能公式
        5.3.2 粘附功
        5.3.3 界面能
    5.4 结果与讨论
        5.4.1 结构优化
        5.4.2 表面能
        5.4.3 吸附能
        5.4.4 界面能
        5.4.5 界面结构电子差分密度分析
        5.4.6 界面结构态密度分析
    5.5 本章小结
第六章 探究Ag/TiC界面结构与电子性质
    6.1 引言
    6.2 计算细节
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 结构优化
        6.3.2 表面能
        6.3.3 吸附能
        6.3.4 界面能
        6.3.5 界面结构电子差分密度分析
        6.3.6 界面结构态密度分析
    6.4 本章小结
第七章 总结
参考文献
致谢
研究生期间发表的论文



本文编号：3983398