铜钛铝碳复合材料的制备与热处理性能研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nxf_2004_0
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随着航空、航天、微电子等高新技术的迅速发展,对铜基复合材料的综合性能要求越来越高,MAX化合物由于兼有金属和陶瓷的独特性能作为增强相是当前国内外研究的热点。本论文主要探索了Cu/Ti3AlC2复合材料的制备工艺及热处理性能。研究内容包括:(1)、高纯度Ti3AlC2粉体及(20~60vol.%)Cu与Ti3AlC2块体复合材料的制备工艺。(2)、观察和研究了不同体积比Cu/Ti3AlC2复合材料的结构与性能。(3)、探讨了30Cu/Ti3AlC2和50Cu/Ti3AlC2的热处理工艺。(4)、探讨了热处理对材料的影响。研究结果表明:以Ti、TiC、Al、Sn粉体为原料,在1450℃温度范围内保温10min,按照配比煅烧,可得到高纯的Ti3AlC2粉体;以Cu及Ti3AlC2粉体为原料,在1150℃温度范围内热压烧结,最大压力30MPa,按照不同体积配比选择不同的加压温度,可得到致密的Cu/Ti3AlC2块体复合材料。由于TiCx聚集薄层与Cu(Al)之间的牢固结合以及Cu(Al)相构成的空间网络结构,使Cu体积含量为40%~60%的复合材料具有良好的综合性能;但随着Cu体积含量降低为20%和30%后,反应产物出现金属间化合物,综合性能下降。热处理对30Cu/Ti3AlC2的性能改善比较明显。在950℃、保温8小时范围内的热处理使合金元素充分固溶,改善了材料内部结构,提高了材料的综合性能。热处理对50Cu/Ti3AlC2的性能没有改善。1500℃的热处理虽然溶出了Ti3AlC2晶粒内的TiCx层,但是TiCx晶粒明显长大,由热处理前的纳米级长大到几微米甚至几十微米,粗大的TiCx相降低了材料的综合性能。本文的创新点在于对Cu/Ti3AlC2复合材料进行了热处理方面的初步探索,开辟了一条制备高强高导电铜/陶瓷复合材料的新思路。
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