粉末冶金法制备纳米金刚石%2f铜基复合材料及其性能研究.pdf

摘要关键词:铜基复合材料纳米金刚石粉末冶金弥散强化摩擦磨损铜基复合材料因其具有优良的力学性能、较高的耐磨性和良好的导电导热性,被广泛应用于电子封装、电刷、电接触元件及电阻焊电极等方面。寻求既具有高导电导热性又具有良好力学性能的新型增强颗粒,对于铜基复合材料的研究和应用具有非常重要的意义。纳米金刚石具有高硬度、高耐磨性、导热性好和热膨胀系数低等优异性能,将其弥散分布到铜体中有望得到具有优良综合性能的铜基复合材料。。研究了球磨工艺、成型压力、烧结温度和时间等工艺参数对复合材料微观结构和性能的影响,确定了制备复合材料最佳的工艺条件。对加入不同类型金刚石擅准⑽⒚级、表面处理纳米级的铜基复合材料的电导率、抗拉强度、耐磨性等性能进行测试,并利用扫描电子显微镜⑼干涞缱酉晕⒕等对复合材料的微观组织进行观察和分析。结果表明:随着纳米金刚石含量的增加,/复合材料的电导率降低,而其硬度和摩擦磨损性能则得到显著提高,其抗拉强度呈现出先增后减的趋势,其抗软化温度均大于妗5蹦擅捉鸶帐含量耋ナ保擅捉鸶帐删鹊拿稚⒎植嫉酵逯校春喜牧系闹旅芏冉高,孔隙等缺陷较少。随着微米金刚石含量的增加,/复合材料与/复合材料性能变化规律相似,但在相同百分含量条件下,/复合材料的相对密度和电导率高于/复合材料,而其硬度和耐磨性则低于/复合材料。纳米金刚石经表面改性处理后保温嘶,得到外层为石墨内部为金刚石核。壳的复合纳米结构,且其团聚现象明显降低,因而可以更均匀的弥散分布到铜基体中,使得疌春喜牧系牡绲悸省⒖估慷取⒛湍バ缘性能优于/复合材料。Ⅱ
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钟旖纠年捌年独创性声明学位论文版权使用授权书或撰写过的研究成果,也不包含为获得苤注盘堂或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解鑫壅盘堂有关保留、使用学位论文的规定。沙瓿г滦特授权墨鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检/月店日本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的厂月信日研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:签字日期:索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:
:抗拉强度嫉缏%队,抗软化温度镴。铜作为一种常用的结构和功能金属材料,因其具有优良的导电性、导热性,良好的延展性及抗腐蚀、抗氧化性,从而广泛应用于机械、电子及航天领域。但是铜的强度低,耐磨性差,耐热性差,高温下易氧化变形,从而极大地限制了其在工业生产中的应用【】。当前主要是通过添加各种合金元素形成弥散强化第二相粒子来提高铜的性能,但是合金化法不能同时满足高传导性能和力学性能的要求,且铜合金的软化温度较低【俊?帕T銮拷鹗艋春喜牧暇哂薪细叩哪湍バ浴高温力学性能和低的热膨胀系数,且制备工艺简单、成本较低,因此近年来发展迅速【。在铜基体中加入高力学性能的颗粒增强物,可望在保持铜良好传导性能的前提下,提高材料的强度和耐磨性【俊随着电子技术、计算机和信息技术的迅猛发展,焊接电极、接触导线、轴瓦和集成电路引线框架、仪器仪表、电子通信器件中的接触元件等部件种类增多,需求量急剧增大,而且器件向高完整化、高集成电路化、高密实装化等方向变化,要求材料不仅具有良好的导电性、导热性、弹性极限和韧性,而且还应具有较好的耐磨性,较高的抗拉强度,较低的热膨胀系数,并具有良好的成型性和电镀及封装性能【丌。铜和铜合金是传统的高导电、导热材料,在电器、电子等工业部门有着许多重要的用途,由于强度和耐热性不足,铜及铜合金的应用受到很大的限制,难于满足当前科技发展及工业生产的需求,如大规模集成电路引线框材料所从二十世纪中期开始,对于颗粒增强铜基复合材料的研究日益成为科学研究的热点。颗粒增强铜基复合材料是指在铜基体中人为地或通过一定工艺生成弥散分布的第二相粒子【俊5诙嗔W永没旌锨炕妥璋淮碓硕姆绞嚼刺岣咄基体的强度,增加其耐磨性俊?帕T銮客春喜牧贤ü实币胍恢只蚨嘀增强相的复合强化方式既能同时发挥基体及强化材料的协同作用,又具有很大的第,一章绪论
.帕T銮客春喜牧系脑銮刻设计自由度縧】。同时导电理论指出固溶在铜基体中的原子引起的铜原子点阵畸变对电子的散射作用较第二相引起的散射作用要强的多,因此复合强化不会明显降低铜基体的导电性‘。采用颗粒增强技术即在软韧的铜基体中形成弥散分布的硬质点来提高材料的强度、耐磨性,改善基体