苎麻织物结构SiC陶瓷/金属Cu复合材料的制备工艺研究

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近年来具有三维连续网络结构的陶瓷/金属复合材料成为科学研究热点,这种复合材料的各组分相分别具有各自的三维空间连续网络结构,每一种组成相的特性都能够被保留,从而为获得具有多功能的复合材料提供了可能。三维连续网络陶瓷/金属复合材料已经在多种陶瓷和金属上得到研究,但多集中在陶瓷和金属种类的选择上,极少有从陶瓷的结构和表面性能上进行研究的。本文从SiC陶瓷的结构入手,并以化学镀的方法对其进行表面改性,制备了陶瓷金属复合材料,对其进行了表征,主要研究了制备的工艺过程,为陶瓷金属复合材料的制备提供了新的思路和方法。具体方法为:首先,以苎麻织物为生物模板,经过浸渍含有Si粉和酚醛树脂的无水乙醇溶液,并于1800℃下高温烧结,利用原位反应法制备出具有苎麻纤维织物结构的生物SiC陶瓷。然后,通过化学镀的方法,在SiC陶瓷表面镀金属Ni,改善SiC与金属Cu的结合性。最后,在高温、真空环境下熔渗金属Cu,制备出了苎麻织物结构SiC陶瓷/金属Cu复合材料。在实验中,通过物理性能测试,X射线衍射分析、扫描电镜和能谱分析等方法,分别对各阶段的样品进行了表征,分析了制备工艺的影响。实验结果及分析表明:苎麻织物结构SiC陶瓷较好的保留了苎麻织物的编织结构和苎麻纤维的有序生物结构,SiC陶瓷呈现出可设计的三维空间网络结构。化学镀镍影响了陶瓷的物理性能,改善了表面性能。金属Cu的熔渗受多方面的影响,本实验的最佳熔渗温度为1110℃。苎麻织物结构SiC陶瓷的独特有序的生物结构和金属镍层的存在共同改善了金属Cu的熔渗效果。实验达到了为苎麻织物结构SiC陶瓷/金属Cu复合材料的制备工艺进行探索研究的目的。
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