三维连通网状结构富铜钼铜复合材料的制备及动态压缩性能研究

发布时间：2017-09-20 10:10

  本文关键词：三维连通网状结构富铜钼铜复合材料的制备及动态压缩性能研究

  更多相关文章： 三维网状 钼铜复合材料 力学性能 连续性 变形

【摘要】：富铜钼铜复合材料具有良好的导电导热性及综合力学性能等优点,在高能电子器件、导弹药罩等领域具有广阔的应用前景。然而目前富铜钼铜复合材料中钼主要以颗粒状的形式存在,限制了钼高强性能的发挥。本文采用造孔剂法结合液相熔渗的方法制备出三维连通网状结构富铜钼铜复合材料(Mo/Cu IPCs)。研究了钼骨架孔隙率和烧结温度对钼骨架及复合材料的微结构与压缩性能的影响,探索了其影响的微观机理。得出了以下结果。通过研究多孔骨架孔隙率及烧结温度对钼骨架的结构与强度的影响,优化了骨架的制备工艺。对于钼骨架的制备本文优选的压制成型工艺为300MPa,烧结温度为1600oC,熔渗后制备出的复合材料致密度达到98.2%。多孔钼骨架的强度随孔隙率的降低而增加,在1200oC-1600oC范围内提高烧结温度提高了钼颗粒的结合状况并使其压缩强度从30MPa提高到60MPa。继续提高烧结温度至1800o C导致骨架颗粒结合强度及压缩强度的下降。研究了钼骨架孔隙率、烧结温度对钼骨架及钼铜复合材料微结构与压缩性能的影响。制备的富铜钼铜复合材料中钼相与铜相各成独立系统又相互缠绕相互连通,其结构继承了多孔钼骨架的结构特点,复合材料表现出良好的压缩性能。骨架孔隙率的提高增加了材料中的铜相含量,使得材料强度降低和塑性增加;一定范围内提高钼骨架烧结温度使得复合材料中的富钼区内钼含量及钼钼接触率增加,进而使得复合材料的强度增加。1600oC烧结骨架所制备的复合材料具有最高的强度,其强度达850MPa。而1800o C烧结骨架所得材料强度有所降低。揭示了钼铜复合材料在压缩载荷下的变形机制及损伤演化过程,并分析了材料的强韧化机制。加载过程中三维网状结构的钼骨架能有效传递并承受载荷,其大量分布的界面阻止了位错的滑移,增加了材料的强度;根据材料结构特点建立起的负载转化模型计算结果表明,加载时铜相向钼相的负载转化效果与铜相应变及钼区厚度有关。铜的优异韧性起到了很好的裂纹桥接及协调变形作用。动态加载时,材料变形时间短,变形不均匀,钼骨架中容易出现应力集中,导致剪切变形局部化形成剪切裂纹。由于变形时间短,铜区中铜相的塑性流动受到抑制,使得铜区中产生三轴应力,导致裂纹的产生。随着变形的增加,在剪切力的作用下,铜区裂纹扩展,出现撕裂,最终导致材料裂纹的形成。
【关键词】：三维网状 钼铜复合材料 力学性能 连续性 变形
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB331
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 钼铜复合材料研究现状12-19
• 1.2.1 钼铜复合材料的制备12-14
• 1.2.2 钼铜复合材料的性能及应用14-16
• 1.2.3 钼铜复合材料力学性能研究现状16-19
• 1.3 三维网状连通结构的制取及其对材料性能的影响19-24
• 1.3.1 三维网状连通结构的制备工艺与结构调控20-22
• 1.3.2 三维网状连通结构对材料力学性能的影响22-24
• 1.4 本文研究意义及内容24-27
• 第二章 三维贯通自连续钼骨架的制备及压缩性能研究27-41
• 2.1 三维贯通自连续多孔钼制备工艺27-31
• 2.1.1 原料选择27-28
• 2.1.2 粉末与造孔剂的混合28-29
• 2.1.3 压制成型29-30
• 2.1.4 造孔剂的去除及粉末烧结30-31
• 2.2 试样结构与性能的表征方法31-32
• 2.2.1 孔隙率的计算31
• 2.2.2 结构观测31
• 2.2.3 压缩性能测试31-32
• 2.3 造孔剂含量对多孔钼结构及压缩性能的影响32-36
• 2.3.1 造孔剂含量对多孔钼结构的影响32-34
• 2.3.2 孔隙率对多孔钼压缩性能的影响34-36
• 2.4 烧结温度对多孔钼压缩性能的影响36-40
• 2.4.1 烧结温度对多孔钼骨架结构的影响36-38
• 2.4.2 烧结温度对多孔钼骨架压缩性能的影响38-39
• 2.4.3 加载速率对多孔钼骨架压缩性能的影响39-40
• 2.5 本章小结40-41
• 第三章 三维连通网状结构富铜钼铜复合材料的制备及压缩性能研究41-63
• 3.1 三维网状连通钼铜复合材料的制备及检测方法41-43
• 3.1.1 三维网状连通钼铜复合材料的制备工艺41-43
• 3.1.2 复合材料结构及力学性能检测方法43
• 3.2 三维网状连通富铜钼铜复合材料的结构特点43-48
• 3.2.1 三维网状连通钼铜复合材料的基本结构特征43-45
• 3.2.2 钼骨架孔隙率对钼铜复合材料结构的影响45-46
• 3.2.3 骨架烧结温度的影响46-48
• 3.3 Mo/Cu IPC压缩加载下的应力 应变行为48-51
• 3.4 铜含量对Mo/Cu IPC动态压缩性能的影响51-56
• 3.4.1 铜含量对Mo/Cu IPC强度的影响51-52
• 3.4.2 铜含量对材料弹性性能的影响及其复合模型优化52-54
• 3.4.3 铜含量孔隙率对复合材料变形的影响54-56
• 3.5 骨架烧结温度对Mo/Cu IPC压缩性能的影响56-60
• 3.5.1 烧结温度对富钼区硬度的影响56-57
• 3.5.2 钼骨架烧结温度对材料压缩性能的影响57-59
• 3.5.3 骨架烧结温度对复合材料失效行为的影响59-60
• 3.6 本章小结60-63
• 第四章 三维网状连通钼铜复合材料的动态损伤演化过程及强韧化机制63-77
• 4.1 动态加载时材料的变形过程63-66
• 4.2 三维网状连通结构复合材料的强化机制66-71
• 4.2.1 三维网状连通结构复合材料强化结构因素66-69
• 4.2.2 三维网状连通结构复合材料负载转化模型69-71
• 4.3 三维网状连通复合材料的韧化机理71-74
• 4.4 本章小结74-77
• 第五章 结论与展望77-79
• 5.1 主要结论77-78
• 5.2 今后工作展望78-79
• 参考文献79-89
• 致谢89-91
• 附录A:攻读硕士期间发表的论文和参与的科研项目91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王婕丽;林文松;姜自旺;杨国良;段丽慧;;纤维结构钼铜复合材料的制备及组织性能[J];中国有色金属学报;2014年01期

2 王快社;王峰;张兵;林兆霞;孔亮;郭椺;;Cu/Mo/Cu复合板界面变形及厚度配比[J];稀有金属材料与工程;2013年11期

3 叶先勇;刘京雷;徐宏;颜磊;郭超;嵇得宸;;粉末粒径和压制压力对316L不锈钢多孔材料结构特性的影响[J];粉末冶金材料科学与工程;2013年03期

4 刘勇;孙永伟;田保红;冯江;张毅;;20%Mo/Cu-Al_2O_3复合材料的强化机理及热变形行为[J];中国有色金属学报;2013年03期

5 ;Mechanical properties and expansion coefficient of Mo-Cu composites with different Ni contents[J];Rare Metals;2012年04期

6 孙永伟;刘勇;田保红;冯江;张毅;;30%Mo/Cu-Al_2O_3复合材料的热压缩变形行为[J];功能材料;2012年01期

7 王博;梁淑华;邹军涛;杨晓红;肖鹏;;Fe含量对钼铜合金组织和性能的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年09期

8 吴哲;武高辉;康鹏超;修子扬;;钨丝增强铜基复合材料的动态力学性能及断裂特性[J];稀有金属材料与工程;2011年09期

9 田家敏;范景莲;陈玉柏;刘涛;;细晶Mo-40%Cu合金的烧结性能[J];中南大学学报(自然科学版);2010年05期

10 李在元;翟玉春;;氢还原法制备Mo60Cu40纳米复合粉(英文)[J];稀有金属材料与工程;2010年01期

，

本文编号：887438