冷冻干燥氧化铜制备多孔铜及微观结构研究

发布时间：2017-07-30 23:18

  本文关键词：冷冻干燥氧化铜制备多孔铜及微观结构研究

  更多相关文章： 多孔金属 冷冻干燥 脱溶 烧结 抗压强度

【摘要】：多孔金属具有密度低、阻尼高、抗冲击性能好等优良的性能,逐渐成为减震、降噪、轻量化等工业领域不可或缺的材料。目前大部分多孔金属的制备技术都局限于以金属元素为原料,成本较高,且受金属粉末性质的影响,制备方法也受到一定的限制。本文以氧化铜陶瓷粉末为原料,利用氧化铜具有较低蒸汽压的特性,通过真空烧结使氧化铜分解制备多孔铜。采用冷冻干燥工艺分别制备得到具有复杂宏观形状和具有定向孔结构的多孔铜,研究了浆料固含量对孔率、孔形貌的影响,并探讨了孔隙形成机理。另外,以NaCl为造孔剂,采用预烧结-脱溶方法制备得到具有可控双峰孔结构的多孔铜材料,研究了NaCl含量对孔率、孔结构及性能的影响。结果表明:通过浆料铸造及对冷冻干燥后的坯体进行切割可以得到复杂宏观形状多孔材料,切割的废料可进行二次利用,复杂形状多孔铜没有表现出明显的宏观缺陷,并保持了良好的形状公差。通过在900℃保温2 h的真空烧结,氧化铜粉末完全分解成金属铜。多孔材料的孔隙主要来源于浆料中溶剂的升华,随着浆料固含量的增加(20-40 vol.%),多孔铜孔率逐渐降低(49.7-30.8%),孔径变小,抗压强度提高。温度梯度可以控制浆料凝固过程中冰晶的生长方向,干燥升华使得定向结构得到复制。烧结过程中孔径存在一定收缩,孔隙平行于温度梯度方向,并保持高度一致性。随着浆料中固含量增加,孔隙通道变小,通过改变浆料固含量可以控制孔道大小。预烧结氧化铜坯体在NaCl脱溶过程中保持良好的结构完整性,NaCl颗粒能够快速完全溶解在水中,由此可以制备具有双峰孔结构的多孔铜材料,大孔孔径在85μm左右,来源于NaCl的溶解;小孔孔径处于12μm左右,来源于粉末颗粒在压制过程中不完全致密化留下的颗粒间间隙孔。大孔与小孔之间相互连通,开孔比率96%以上,随着NaCl含量增加,孔率及电阻率增加,抗压强度降低。具有高孔率的多孔铜材料具有更好的能量吸收效率,适用于在高能量吸收领域中的应用。
【关键词】：多孔金属 冷冻干燥 脱溶 烧结 抗压强度
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.11;TB383.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-17
• 1 绪论17-32
• 1.1 多孔金属概述17
• 1.2 多孔金属制备方法17-20
• 1.3 烧结金属粉末多孔材料20-23
• 1.4 冷冻干燥法制备多孔材料23-30
• 1.5 本研究的目的、意义和主要内容30-32
• 2 实验材料及研究方法32-38
• 2.1 实验药品32
• 2.2 实验设备32
• 2.3 成分设计32-33
• 2.4 工艺流程33-35
• 2.5 样品表征35-37
• 2.6 性能表征37-38
• 3 冷冻干燥制备复杂形状多孔铜38-47
• 3.1 冷冻干燥失重行为38-39
• 3.2 冷冻干燥复杂形状多孔铜39-40
• 3.3 烧结产物分析40-42
• 3.4 孔结构分析42-44
• 3.5 抗压强度44-45
• 3.6 孔的形成机理45-46
• 3.7 本章小结46-47
• 4 冷冻干燥制备定向孔结构多孔铜47-54
• 4.1 定向冷冻47-49
• 4.2 冷冻干燥后孔结构49-50
• 4.3 定向孔形貌50-52
• 4.4 定向孔形成机理52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 NaCl造孔剂预烧结—脱溶工艺制备可控孔结构的多孔铜54-65
• 5.1 预烧结-脱溶-烧结工艺54-56
• 5.2 表面形貌56-57
• 5.3 孔结构57-60
• 5.4 烧结收缩行为60-61
• 5.5 孔隙率61
• 5.6 电阻率61-62
• 5.7 抗压强度62
• 5.8 能量吸收性能62-64
• 5.9 本章小结64-65
• 6 结论65-67
• 参考文献67-73
• 作者简历73-76
• 学位论文数据集76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 宫泮伟;李在元;翟玉春;;不同粒径氧化铜的制备及其氢还原动力学研究[J];分子科学学报;2010年05期

2 金继祥;;铜氨液蒸馏过程中对氧化铜结疤的研究[J];云南冶金;1980年02期

3 汤旭相;李瑞安;;氧化铜及其与磷酸反应产物的研究[J];粘接;1985年02期

4 吴淑芬;;磷酸——氧化铜无机胶结剂中特制氧化铜粉的制作新工艺[J];新技术新工艺;1987年05期

5 曾道康;木炭还原氧化铜演示实验的研究[J];西南师范大学学报(自然科学版);1988年03期

6 蒋远惠;快速示波极谱测定氧化铜粉中的锌[J];冶金分析;1988年03期

7 杨荣道;磷酸、氧化铜无机粘接在机床上的应用[J];机床;1993年07期

8 吴川眉;陈自江;范桂芳;;配合沉淀法制备活性氧化铜粉的研究[J];世界有色金属;2012年09期

9 程鹏;金火;白王;黄锦章;萧采瑾;张英利;邓荣昌;郭克泰;;点滴经验七则[J];化学通报;1957年10期

10 杨和明;;一氧化碳还原氧化铜与氢气还原氧化铜的实验操作为什么不同?[J];化学教育;1986年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 李冬梅;;纳米氧化铜粉体的制备及其电化学性能研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

2 陶导先;李壮;许积礼;李文军;金毅;;氧化铜灼烧温度对磷酸铜胶粘剂粘接强度的影响[A];北京粘接学会第五届学术年会-胶黏剂论文集[C];1994年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 贵州安顺平坝县十字中学 化学教师 甘合林;深入实践才能做好实验[N];学知报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王晨;锂离子电池CuO负极材料的制备及其电化学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 方刚;生产活性氧化铜粉的工艺研究及工业设计[D];兰州大学;2015年

2 陶淼;高活性氧化铜的制备及其性能影响因素研究[D];合肥工业大学;2015年

3 郭海志;PCB厂回收铜样制备单质铜的研究[D];南昌大学;2015年

4 冉铧深;冷冻干燥氧化铜制备多孔铜及微观结构研究[D];中国矿业大学;2016年

5 涂昀;界面沉淀法获取氧化铜超细粉体的方法研究[D];重庆大学;2002年

6 程琼;东川汤丹高钙镁难处理氧化铜“氨浸一浮选”试验研究及机理初探[D];昆明理工大学;2006年

7 宋振伟;不同形貌氧化铜的制备及其光催化性能研究[D];中南大学;2012年

8 李晓明;丙烯腈低聚物还原氧化铜制备氧化亚铜的研究[D];深圳大学;2015年

9 张琳琳;多孔金属氧化物的热分解制备、性能及应用[D];曲阜师范大学;2014年

10 黄剑;氧化铜纳米棒的制备、改性及其复合材料的研究[D];兰州理工大学;2011年

，

本文编号：596493