Cu纳米粉的制备与SPS烧结及烧结块体的高压扭转研究

发布时间：2021-08-11 18:05

　　本文利用直流电弧等离子体蒸发法制备了纯Cu纳米粉,最佳工艺条件为:电流300 A、氢氩比1/1、气体总压0.07 MPa。利用XRD、SEM、TEM等方法对制备的纳米Cu粉进行分析,结果表明制备的纳米Cu粉是面心立方结构,颗粒粒径是25 nm,粒径分布均匀,TEM观察发现纳米Cu容易发生团聚现象。制备的纳米Cu颗粒发生晶格膨胀,原因是纳米粉的晶粒尺寸非常小使的系统的空位浓度显著增大,而且随着纳米粉体的晶粒尺寸减小晶格膨胀的严重。研究了不同温度（400℃,500℃,600℃,700℃）下烧结Cu块体材料的性能和形貌特征。结果显示,烧结的Cu块体仍然是面心立方结构,随着烧结温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大。用纳米压痕试验仪及维氏硬度计分别测试了不同温度下烧结块体的硬度,并通过拉伸试验测试了其拉伸强度及延展率,结合拉伸试验的形变断裂过程,阐述了纳米Cu块体形变和断裂机制。对500℃烧结的纳米Cu块体进行高压扭转处理,研究高压扭转对纳米Cu烧结块体组织和性能的影响。XRD衍射结果显示,高压扭转以后样品没有发生相变,仍然是面心立方结构;经过变形后,晶粒细化,晶界变得模糊,硬度、密度以及位错密度不同程... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 纳米材料的微结构和重要特性
    1.3 纳米金属材料的力学性能的研究进展和成果
        1.3.1 强度
        1.3.2 塑性和韧性
        1.3.3 热稳定性
    1.4 纳米材料变形机制的研究进展和成果
        1.4.1 形变孪晶
        1.4.2 晶界滑移
        1.4.3 晶粒旋转
        1.4.4 空位运动
    1.5 纳米块体材料的制备技术
        1.5.1 大塑性变形法
        1.5.2 原位生成法
        1.5.3 电沉积法
        1.5.4 非晶晶化法
    1.6 纳米粉体材料的制备技术
        1.6.1 气相法
        1.6.2 液相法
        1.6.3 固相法
    1.7 纳米材料的主要发展方向
        1.7.1 完善纳米材料的理论基础
        1.7.2 制备纳米材料技术的产业化
    1.8 本论文的主要研究内容
第2章 试验方法
    2.1 纳米Cu粉的制备
        2.1.1 试验原料
        2.1.2 纳米Cu粉试验设备
        2.1.3 纳米Cu粉制备过程
    2.2 烧结块体的制备
        2.2.1 烧结试验设备
        2.2.2 烧结试验过程
    2.3 高压扭转处理
    2.4 性能测试
        2.4.1 纳米压痕试验
        2.4.2 拉伸试验
        2.4.3 密度测量
        2.4.4 硬度测量
        2.4.5 物相分析
        2.4.6 形貌分析
第3章 纳米Cu粉体的表征
    3.1 纳米Cu粉体物相分析
    3.2 纳米Cu粉体的形貌表征
        3.2.1 纳米Cu粉体SEM形貌
        3.2.2 纳米Cu粉体TEM形貌
    3.3 本章小结
第4章 纳米Cu烧结块体的表征
    4.1 烧结块体的物相分析
    4.2 烧结块体的性能
        4.2.1 烧结块体密度和硬度
        4.2.2 烧结块体的纳米压痕试验
        4.2.3.烧结块体拉伸试验
    4.3 本章小结
第5章 高压扭转对纳米Cu烧结块体组织与性能的影响
    5.1 物相分析
    5.2 微观组织分析
    5.3 高压扭转后块体的性能
        5.3.1 密度和硬度
        5.3.2 纳米压痕试验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结技术进展[J]. 王松,谢明,张吉明,杨有才,刘满门,陈永泰,王塞北.  贵金属. 2012(03)
[2]剧烈塑性变形制备微纳米材料的变形细化机理[J]. 汪程鹏,李付国,陆红亚,王磊,乔慧娟.  金属热处理. 2012(02)
[3]直流电弧等离子体法制备铋纳米粉体[J]. 杨江海,张振忠,赵芳霞,王超,安少华.  中国有色金属学报. 2009(02)
[4]水热还原法制备超细氧化铬及粒径调控[J]. 张鹏,曹宏斌,徐红彬,张懿.  过程工程学报. 2007(01)
[5]纳米镍粉体的晶格膨胀[J]. 魏智强,夏天东,王君,吴志国,闫鹏勋.  物理学报. 2007(02)
[6]放电等离子烧结（SPS）技术与新材料研究[J]. 杨俊逸,李小强,郭亮,陈维平,李元元.  材料导报. 2006(06)
[7]纳米粉体分散技术发展概况[J]. 贾晓林,谭伟.  非金属矿. 2003(04)
[8]放电等离子烧结技术的发展和应用[J]. 张久兴,刘科高,周美玲.  粉末冶金技术. 2002(03)
[9]金属纳米块体材料制备加工技术和应用[J]. 田春霞.  材料科学与工程. 2001(04)
[10]超细颗粒材料的制备(一)[J]. 张燕红,邱向东,赵谢群,胡初潜.  稀有金属. 1997(06)

博士论文
[1]Ni-Cu合金纳米粉的制备及其性能研究[D]. 宋爱君.燕山大学 2012
[2]纳米镍及镍铁合金的变形微结构与性能研究[D]. 倪海涛.重庆大学 2012
[3]纳米金属粉体材料的氢等离子体制备机理及其润滑减摩特性研究[D]. 蒋渝.四川大学 2004

硕士论文
[1]纳米Cu粉的制备及其烧结块体性能的表征[D]. 王力.燕山大学 2012



本文编号：3336633