TiC含量對TiC/Cu復合材料組織與性能的影響
發(fā)布時間：2021-01-13 15:26
采用粉末冶金法制備了TiC/Cu復合材料,研究不同TiC含量對TiC/Cu復合材料組織與拉伸性能的影響,并利用掃描電鏡、金相顯微鏡等對樣品的表面形貌和拉伸斷口形貌進行分析。結果表明,TiC與基體結合緊密且在基體中分布均勻;隨著增強相TiC含量的增加,TiC/Cu復合材料的抗拉強度先增大后降低;TiC的加入明顯阻礙了基體晶粒長大;當TiC質量分數(shù)為2%時,強化效果較好,TiC/Cu復合材料的塑性較好。
【文章來源】：稀有金屬與硬質合金. 2017,45(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
圖１燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）
能材料試驗機進行力學性能測試；用日本ＨＩＴＡＣＨＩＳ—４８００掃描電子顯微鏡對試樣的表面和拉伸試樣宏觀斷面形貌進行觀測；采用金相顯微鏡對試樣的金相組織進行分析。２結果與討論２．１ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的微觀組織圖１（ａ）和圖１（ｂ）分別為燒結溫度為９００℃和９５０℃的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的ＢＳＥ（ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＩｍａｇｉｎｇ）微觀形貌照片，圖２（ａ）和圖２（ｂ）分別為其ＳＥＭ照片。由圖１和圖２可見，ＴｉＣ顆粒在銅基體中均勻分布，且ＴｉＣ顆粒在ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料中依然保持原本的完整形狀。在燒結過程中，隨著燒結溫度的升高，ＴｉＣ顆粒與銅基體之間的原子擴散加劇，顆粒與顆粒的接觸面之間更易形成粘結面，且燒結體的強度隨粘結面的擴大而增加。燒結體強度的增加主要表現(xiàn)為孔隙變小且數(shù)量減少。隨著燒結頸不斷長大，顆粒之間原本相互連通的空隙逐漸收縮為圓形的閉孔，孔隙總量減少，顆粒間的距離減小，燒結體開始變得致密，形成致密化過程。圖１（ａ）中存在很多圓形空隙甚至裂紋，而圖１（ｂ）中則較少。這是由于高溫使原子運動加劇，顆粒之間圖１燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）圖２燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＳＥＭ
燒結溫度和保溫時間有關，隨著燒結的進行，不規(guī)則的空隙向規(guī)則的圓形空隙發(fā)展；但是，足夠高的燒結溫度與足夠長的保溫時間也難以使燒結體中的孔隙達到理論意義上的球形化。２．２ＴｉＣ增強顆粒與基體金屬的界面組織為了研究ＴｉＣ含量對ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的影響，應用粉末冶金法制備了ＴｉＣ含量為０、２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料。燒結溫度為１０００℃，保溫時間為２ｈ，燒結過程中將試樣置于石墨中埋燒以防止氧化。觀察燒結后的試樣表面形貌可以圖３ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料界面組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．３ＢＳＥｉｍａｇｅｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅ發(fā)現(xiàn)，除了有輕微程度的彎曲之外，試樣無明顯的裂紋出現(xiàn)，試樣表面光潔。圖３所示為ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的ＢＳＥ界面組織，其中黑色組織為ＴｉＣ顆粒，四周灰黑色組織為銅基體。從圖３中可以看出，ＴｉＣ顆粒與銅基體之間的結合較為緊密，ＴｉＣ顆粒被銅基體緊緊包圍，其界面結合較好，看不出有界面反應產物產生。２．３ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的金相組織用砂紙對ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料試樣進行打磨并在拋光機上拋光后，用腐蝕液進行適當?shù)母g，然后在光學顯微鏡下觀察試樣的金相組織。在金相顯微鏡下可以對試樣的顯微組織進行觀察并對其中存在的缺陷進行分析，進而分析ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的性能。圖４為ＴｉＣ含量分別為２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料，在初壓成形壓力為３００ＭＰａ，９５０℃的燒結溫度下保溫２ｈ的金相組織照片。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]TiC顆粒增強銅鎳基復合材料及磨損性[J]. 宋月波,李永靖,龍律位,楊建林. 遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2014(06)
[2]金剛石/銅復合材料與氧化鋁陶瓷的Ag-Cu-Ti活性釬焊（英文）[J]. 吳茂,曹車正,Rafi-ud-din,何新波,曲選輝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(06)
[3]銀基電接觸材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王松,付作鑫,王塞北,沈月,謝明,張吉明. 貴金屬. 2013(01)
[4]陶瓷顆粒增強銅基復合材料研究進展[J]. 徐少春,楊軍,崔雅茹. 熱加工工藝. 2009(10)
[5]低壓電器用電觸頭材料[J]. 柏小平,林萬煥,張明江. 電工材料. 2007(03)
[6]非連續(xù)增強銅基復合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 湛永鐘. 材料開發(fā)與應用. 2005(04)
本文編號：2975105
【文章來源】：稀有金屬與硬質合金. 2017,45(01)北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
圖１燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）
能材料試驗機進行力學性能測試；用日本ＨＩＴＡＣＨＩＳ—４８００掃描電子顯微鏡對試樣的表面和拉伸試樣宏觀斷面形貌進行觀測；采用金相顯微鏡對試樣的金相組織進行分析。２結果與討論２．１ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的微觀組織圖１（ａ）和圖１（ｂ）分別為燒結溫度為９００℃和９５０℃的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的ＢＳＥ（ＢａｃｋＳｃａｔｔｅｒｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎＩｍａｇｉｎｇ）微觀形貌照片，圖２（ａ）和圖２（ｂ）分別為其ＳＥＭ照片。由圖１和圖２可見，ＴｉＣ顆粒在銅基體中均勻分布，且ＴｉＣ顆粒在ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料中依然保持原本的完整形狀。在燒結過程中，隨著燒結溫度的升高，ＴｉＣ顆粒與銅基體之間的原子擴散加劇，顆粒與顆粒的接觸面之間更易形成粘結面，且燒結體的強度隨粘結面的擴大而增加。燒結體強度的增加主要表現(xiàn)為孔隙變小且數(shù)量減少。隨著燒結頸不斷長大，顆粒之間原本相互連通的空隙逐漸收縮為圓形的閉孔，孔隙總量減少，顆粒間的距離減小，燒結體開始變得致密，形成致密化過程。圖１（ａ）中存在很多圓形空隙甚至裂紋，而圖１（ｂ）中則較少。這是由于高溫使原子運動加劇，顆粒之間圖１燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．１ＢＳＥｉｍａｇｅｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆ２％ＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｅｒｅｄａｔ９００℃（ａ）ａｎｄ９５０℃（ｂ）圖２燒結溫度為９００℃（ａ）和９５０℃（ｂ）的２％ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料微觀組織的ＳＥＭ
燒結溫度和保溫時間有關，隨著燒結的進行，不規(guī)則的空隙向規(guī)則的圓形空隙發(fā)展；但是，足夠高的燒結溫度與足夠長的保溫時間也難以使燒結體中的孔隙達到理論意義上的球形化。２．２ＴｉＣ增強顆粒與基體金屬的界面組織為了研究ＴｉＣ含量對ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的影響，應用粉末冶金法制備了ＴｉＣ含量為０、２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料。燒結溫度為１０００℃，保溫時間為２ｈ，燒結過程中將試樣置于石墨中埋燒以防止氧化。觀察燒結后的試樣表面形貌可以圖３ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料界面組織的ＢＳＥ圖像Ｆｉｇ．３ＢＳＥｉｍａｇｅｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＴｉＣ／Ｃｕｃｏｍｐｏｓｉｔｅ發(fā)現(xiàn)，除了有輕微程度的彎曲之外，試樣無明顯的裂紋出現(xiàn)，試樣表面光潔。圖３所示為ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的ＢＳＥ界面組織，其中黑色組織為ＴｉＣ顆粒，四周灰黑色組織為銅基體。從圖３中可以看出，ＴｉＣ顆粒與銅基體之間的結合較為緊密，ＴｉＣ顆粒被銅基體緊緊包圍，其界面結合較好，看不出有界面反應產物產生。２．３ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的金相組織用砂紙對ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料試樣進行打磨并在拋光機上拋光后，用腐蝕液進行適當?shù)母g，然后在光學顯微鏡下觀察試樣的金相組織。在金相顯微鏡下可以對試樣的顯微組織進行觀察并對其中存在的缺陷進行分析，進而分析ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料的性能。圖４為ＴｉＣ含量分別為２％、３％、６％和９％的ＴｉＣ／Ｃｕ復合材料，在初壓成形壓力為３００ＭＰａ，９５０℃的燒結溫度下保溫２ｈ的金相組織照片。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]TiC顆粒增強銅鎳基復合材料及磨損性[J]. 宋月波,李永靖,龍律位,楊建林. 遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2014(06)
[2]金剛石/銅復合材料與氧化鋁陶瓷的Ag-Cu-Ti活性釬焊（英文）[J]. 吳茂,曹車正,Rafi-ud-din,何新波,曲選輝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2013(06)
[3]銀基電接觸材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 王松,付作鑫,王塞北,沈月,謝明,張吉明. 貴金屬. 2013(01)
[4]陶瓷顆粒增強銅基復合材料研究進展[J]. 徐少春,楊軍,崔雅茹. 熱加工工藝. 2009(10)
[5]低壓電器用電觸頭材料[J]. 柏小平,林萬煥,張明江. 電工材料. 2007(03)
[6]非連續(xù)增強銅基復合材料的研究現(xiàn)狀[J]. 湛永鐘. 材料開發(fā)與應用. 2005(04)
本文編號：2975105
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