三元层状陶瓷论文Zr2SnC铜基复合材料热压导电性摩擦磨损.doc

三元层状陶瓷论文：Zr2SnC铜基复合材料热压导电性摩擦磨损【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。【摘要】纯铜由于强度低、耐热性和耐磨性差等不足，应用受到很大的限制。而铜合金在提高强度硬度的同时是以牺牲电导率和热导率为代价的。铜基复合材料以优良的导电性能和高强度,成为一种性能优异的功能材料。MAX是一种金属陶瓷，兼具了金属和陶瓷的优良性能，被作为一种颗粒增强材料添加在铜基体中，提高了铜基体的综合性能。本文的主要目的是制备Zr2SnC铜基复合材料，使材料在具有铜基体的各项优点的基础上提高其力学性能如强度、硬度、摩擦性能等，同时不明显降低铜的电导率。首先利用热压烧结机，制备出陶瓷增强相Zr2SnC，之后将其粉碎到所需粒度添加到铜粉中。在温度为850、压力为35MPa条件下再进行热压烧结，制成复合材料样品。利用光学显微镜分析铜晶粒和Zr2SnC颗粒大小和Zr2SnC颗粒分布规律。利用透射电镜分析Zr2SnC及铜晶粒界面的结合情况。利用阿基米德法测量密度与理论密度进行比较，以确定样品致密度。利用四探针法测量复合材料导电性。利用显微硬度计测量硬度。利用拉伸试验机做拉伸试验。利用扫描电镜观察断口形貌，来探讨力学性能。之后进行摩擦磨损实验，将纯铜和复合材料的摩擦磨损性能进行了对比。并且分析了载荷及摩擦速度对摩擦系数和磨损量的影响。实验结果表明：利用热压烧结制备出的Zr2SnC经粉碎后颗粒尺寸为35m。经过表面改性，Zr2SnC颗粒表面已成功镀覆一层铜晶粒。显微结构分析（OM）及透射电镜（TEM）分析表明Zr2SnC/Cu复合材料中Zr2SnC和铜颗粒分布相对较均匀，两相之间的结合力较强。当Zr2SnC含量为6%时，复合材料理论密度与实际密度较接近，说明样品较致密。复合材料电导率为纯铜电导率的75%左右，硬度为纯铜的1.65倍左右，拉伸强度是纯铜的1.47倍。摩擦实验表明，加入Zr2SnC颗粒之后，复合材料的磨损机制由铜的粘着磨损变为磨粒磨损，且摩擦系数和磨损量都有不同程度降低很，改善了铜的耐磨性。【关键词】三元层状陶瓷；Zr2SnC；铜基复合材料；热压；导电性；摩擦磨损；【篇名】Zr_2SnC/Cu复合材料的制备及性能研究【目录】Zr_2SnC/Cu复合材料的制备及性能研究摘要4-5Abstract5-6第1章 绪论9-171.1 铜及铜合金9-101.2 铜基复合材料10-121.2.1 铜基复合材料的分类10-111.2.2 铜基复合材料的制备方法11-121.3 颗粒增强铜基复合材料及颗粒表面改性121.4 MAX 相研究进展12-151.5 MAX 相颗粒增强铜基复合材料151.6 Zr_2SnC 增强铜基复合材料15-161.7 研究思路及内容16-17第2章 实验方法与仪器17-262.1 实验设计17-202.1.1 试验原理17-192.1.2 实验原料19-202.2 材料制备方法20-212.2.1 实验过程202.2.2 试验工艺流程20-212.3 复合材料的结构表征21-232.3.1 密度测定21-222.3.2 X 射线衍射分析222.3.3 显微组织分析222.3.4 表面形貌分析22-232.3.5 透射电镜分析232.4 复合材料性能分析23-262.4.1 力学性能23-242.4.2 电学性能242.4.3 摩擦性能24-26第3章 Zr_2SnC/Cu 复合材料的制备工艺26-43引言263.1 Zr_2SnC 的制备工艺26-303.1.1 反应机理26-273.1.2 Zr_2SnC 烧结温度的确定273.1.3 Zr_2SnC 原料配比的确定27-293.1.4 Zr_2SnC 颗粒的制备29-303.2 Zr_2SnC 颗粒表面改性30-343.2.1 颗粒表面改性方法及化学镀铜30-313.2.2 镀铜过程31-323.2.3 镀铜效果及分析32-343.3 Zr_2SnC/Cu 复合材料的制备工艺34-423.3.1 温度确定35-423.3.2 压力确定423.4 本章小结42-43第4章 Zr_2SnC/Cu 复合材料的组织结构与性能43-534.1 结构分析43-484.1.1 显微结构分析43-444.1.2 Zr_2SnC/Cu 复合材料界面结合情况44-484.2 性能分析48-524.2.1 复合材料的密度48-494.2.2 复合材料的硬度494.2.3 复合材料的拉伸强度49-514.2.4 复合材料的导电性分析51-524.3 本章小结52-53第5章 Zr_2SnC/Cu 复合材料摩擦磨损性能研究53-61引言535.1 摩擦系数和磨损量分析方法535.2 摩擦系数分析53-565.2.1 相同载荷下纯铜和复合材料的摩擦系数与时间的关系53-545.2.2 载荷对纯铜和复合材料摩擦系数的影响54-555.2.3 速度对纯铜和复合材料摩擦系数的影响55-565.3 载荷对纯铜和复合材料磨损量的影响56-615.3.1 相同载荷下纯铜和复合材料的磨损量比较565