物理脱合金制备多孔铜合金的工艺优化

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:konlee53
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本课题组前期开发的物理真空脱合金制备多孔金属方法是基于Kirkendall不平衡扩散和金属升华的一种新型多孔金属制备工艺,能够在特定温度下真空环境中制备多孔金属。因为制备过程受固态扩散速率控制,目前制备工艺温度较高,时间较长,因此需要进一步优化工艺来提高制备效率。根据固态扩散机理,合金中空位浓度增加明显提高扩散速率,因此合金中空位浓度必将影响多孔金属的制备工艺和成孔效果,本文以铜锌合金为主要研究对象,通过加入低空位形成能元素Sn或Pb,采用X射线衍射仪、扫描电镜和能谱分析仪等分析手段,对比研究添加Sn或Pb元素前后,物理真空脱合金制备温度和时间的变化规律,分析Sn或Pb对多孔金属制备工艺的影响机制。主要得到以下结论:(1)Cu80Zn20、Cu60Zn40、Cu50Zn50、Cu40Zn60和Cu30Zn70合金进行物理真空脱合金制备出三维连通的微米级多孔铜。随着Zn含量增加,越容易形成多孔结构,孔洞孔径越大,Cu30Zn70合金脱合金后产生孔带断裂和不连续的情况。Cu80Zn20和Cu60Zn40合金最佳的热处理温度为500,Cu50Zn50合金最佳的热处理温度为450~500;Cu40Zn60和Cu30Zn70合金最佳的热处理温度为550。(2)Cu80Zn20和Cu60Zn40合金中添加Sn元素后进行物理真空脱合金,Sn含量越高,孔洞孔径越大,并在脱合金后样品表面产生Sn富集。Cu80Zn20合金中添加6%和9%Sn的合金在450形成明显的孔洞结构;Cu60Zn40合金中添加3%和6%Sn的合金在400形成均匀的多孔形貌,添加1%Sn的合金在450和500形成孔径增大且连通均匀的多孔结构。研究结果表明Sn元素的添加明显降低了物理真空脱合金制备多孔铜合金的制备温度,有效提高了物理真空脱合金的制孔效率。(3)Cu60Zn40合金中随着Pb含量增加,脱合金后越容易形成孔洞,同时孔洞融合长大加快,样品表面没有明显的Pb富集现象。添加0.5%、1%和3%Pb的合金在450脱合金后形成数量较多的均匀孔洞;添加0.5%Pb的合金在500脱合金后形成的孔洞孔径增大和数量进一步增多。研究结果表明Pb元素同样可以提高物理真空脱合金的制孔效率。
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