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        碳化硅銅基復(fù)合材料制備及相關(guān)性能測(cè)試

        2014-09-01 15:35:34張波蔣俊高學(xué)紅簡(jiǎn)雨沛
        新媒體研究 2014年11期
        關(guān)鍵詞:純銅銅基晶須

        張波+蔣俊+高學(xué)紅+簡(jiǎn)雨沛

        摘要本研究以稻殼制備的碳化硅晶須作為銅基體的增強(qiáng)相,制備碳化硅銅基復(fù)合材料。利用粉末冶金技術(shù),通過銅粉、晶須混料、干燥和熱壓燒結(jié)制備出復(fù)合材料,并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)定。

        關(guān)鍵詞碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        中圖分類號(hào):TB331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0022-01

        以稻殼為原料制備的碳化硅晶須,是一種高強(qiáng)度須狀的單晶體。其晶體結(jié)構(gòu)比較完整,內(nèi)部缺陷少,其強(qiáng)度和模量均接近理想晶體。因此,晶須常作為增強(qiáng)組分加到金屬基體、陶瓷基體和高分子基體中起增強(qiáng)、增韌作用。本研究使用碳化硅晶須對(duì)銅進(jìn)行強(qiáng)化。

        1碳化硅銅基復(fù)合材料制備

        1.1 混料

        兩相比重:銅粉97%,碳化硅3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

        將原料按照設(shè)計(jì)比例裝入聚乙烯球磨罐中,以瑪瑙球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì),加入叔丁醇溶液,在球磨機(jī)上球磨濕混1 h,使粉料混合均勻。

        1.2 干燥

        將混合料冷凍成固態(tài),在干燥機(jī)上進(jìn)行充分冷凍干燥。

        1.3 熱壓燒結(jié)

        在熱壓條件下,將混合均勻的原料粉末裝入直徑60 mm的石墨磨具內(nèi),然后在800℃,900℃,1000℃三個(gè)溫度下分別進(jìn)行熱壓燒結(jié)。

        壓力:27.7Mpa,時(shí)間:1 h。

        2碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        2.1 體積密度和相對(duì)密度計(jì)算

        燒結(jié)材料的相對(duì)密度是燒結(jié)材料的一個(gè)重要參數(shù)。

        理論密度:

        實(shí)際密度:排水法測(cè)密度。

        步驟:

        將樣品處理干凈,在電子天平上稱量質(zhì)量記作m。

        在燒杯中注入一定量的水(保證樣品能完全浸入水中,并且水不能溢出),稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G1。

        用細(xì)線將樣品系好,將樣品完全懸浮于水中,稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G2。

        根據(jù)阿基米德原理,樣品所受浮力F=G2-G1。

        由公式F=ρgV排,可得樣品體積V=V排=

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        實(shí)際密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9

        相對(duì)密度% 93.15 93.59 91.91

        經(jīng)計(jì)算,在900℃燒結(jié)的材料致密度最高。

        2.2 顯微組織觀察

        腐蝕劑:飽和氯化鐵溶液+5%稀鹽酸

        拋光后樣品直接進(jìn)行金相觀察,然后腐蝕后在進(jìn)行金相觀察,觀察三個(gè)燒結(jié)溫度下組織差別。

        100×,800℃ 100×,900℃

        100×,800℃

        金相照片中,白色為銅基體組織,分散的黑色顆粒為碳化硅晶須,塊狀的黑色團(tuán)裝組織為聚集在一起的碳化硅晶須,但是從總體上看組織分布還是比較均勻的。右下圖為掃描電子顯微鏡拍攝的照片,圖中棒狀即為碳化硅晶須。

        2.3 顯微維氏硬度測(cè)試

        硬度儀:HXD-1000TM。

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        硬度值 82.961 82.343 84.989 68

        三個(gè)溫度下制的材料硬度都比純銅提高了很多,說明在銅基體中加入的碳化硅晶須起到了強(qiáng)化的作用。

        3實(shí)驗(yàn)總結(jié)

        本研究以碳化硅晶須作為增強(qiáng)相,利用粉末冶金技術(shù)在800℃,900℃,1000℃三個(gè)不同的溫度下進(jìn)行熱壓燒結(jié)制備碳化硅銅基復(fù)合材料,并測(cè)定了三個(gè)不同燒結(jié)溫度下材料的體積密度和相對(duì)密度,觀察了顯微組織,測(cè)定了硬度,與純銅相比,其硬度值大大增高,說明碳化硅晶須起到了很好的增強(qiáng)作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王華彬,張學(xué)忠,韓才杰,等.[J].材料科學(xué)與工藝,2001,9(1):62-67.

        [2]張克宏,莫艷,朱凱培,等.[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),1995,23(4):373-378.

        [3]潘金生,陳永華.晶須及其應(yīng)用[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),1995,12(4):1-7.

        [4]張金升,王美婷,許鳳秀.先進(jìn)陶瓷材料導(dǎo)論[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007:1-5.

        [5]顧建成,吳建生,曹光宇,等.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),200l,35(3):397-401.

        [6]靳治良,李勝利,李武.鹽湖研究,2003,11(4):57-66.

        [7]陳東凡,田雅娟,周本廉.高分子材料科學(xué)與工程,2002,18(4):1-5.

        [8]韓歡慶,葛啟錄,陳玉萍,等.材料科學(xué)與工藝,1997,7(1):30-32.

        endprint

        摘要本研究以稻殼制備的碳化硅晶須作為銅基體的增強(qiáng)相,制備碳化硅銅基復(fù)合材料。利用粉末冶金技術(shù),通過銅粉、晶須混料、干燥和熱壓燒結(jié)制備出復(fù)合材料,并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)定。

        關(guān)鍵詞碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        中圖分類號(hào):TB331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0022-01

        以稻殼為原料制備的碳化硅晶須,是一種高強(qiáng)度須狀的單晶體。其晶體結(jié)構(gòu)比較完整,內(nèi)部缺陷少,其強(qiáng)度和模量均接近理想晶體。因此,晶須常作為增強(qiáng)組分加到金屬基體、陶瓷基體和高分子基體中起增強(qiáng)、增韌作用。本研究使用碳化硅晶須對(duì)銅進(jìn)行強(qiáng)化。

        1碳化硅銅基復(fù)合材料制備

        1.1 混料

        兩相比重:銅粉97%,碳化硅3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

        將原料按照設(shè)計(jì)比例裝入聚乙烯球磨罐中,以瑪瑙球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì),加入叔丁醇溶液,在球磨機(jī)上球磨濕混1 h,使粉料混合均勻。

        1.2 干燥

        將混合料冷凍成固態(tài),在干燥機(jī)上進(jìn)行充分冷凍干燥。

        1.3 熱壓燒結(jié)

        在熱壓條件下,將混合均勻的原料粉末裝入直徑60 mm的石墨磨具內(nèi),然后在800℃,900℃,1000℃三個(gè)溫度下分別進(jìn)行熱壓燒結(jié)。

        壓力:27.7Mpa,時(shí)間:1 h。

        2碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        2.1 體積密度和相對(duì)密度計(jì)算

        燒結(jié)材料的相對(duì)密度是燒結(jié)材料的一個(gè)重要參數(shù)。

        理論密度:

        實(shí)際密度:排水法測(cè)密度。

        步驟:

        將樣品處理干凈,在電子天平上稱量質(zhì)量記作m。

        在燒杯中注入一定量的水(保證樣品能完全浸入水中,并且水不能溢出),稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G1。

        用細(xì)線將樣品系好,將樣品完全懸浮于水中,稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G2。

        根據(jù)阿基米德原理,樣品所受浮力F=G2-G1。

        由公式F=ρgV排,可得樣品體積V=V排=

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        實(shí)際密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9

        相對(duì)密度% 93.15 93.59 91.91

        經(jīng)計(jì)算,在900℃燒結(jié)的材料致密度最高。

        2.2 顯微組織觀察

        腐蝕劑:飽和氯化鐵溶液+5%稀鹽酸

        拋光后樣品直接進(jìn)行金相觀察,然后腐蝕后在進(jìn)行金相觀察,觀察三個(gè)燒結(jié)溫度下組織差別。

        100×,800℃ 100×,900℃

        100×,800℃

        金相照片中,白色為銅基體組織,分散的黑色顆粒為碳化硅晶須,塊狀的黑色團(tuán)裝組織為聚集在一起的碳化硅晶須,但是從總體上看組織分布還是比較均勻的。右下圖為掃描電子顯微鏡拍攝的照片,圖中棒狀即為碳化硅晶須。

        2.3 顯微維氏硬度測(cè)試

        硬度儀:HXD-1000TM。

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        硬度值 82.961 82.343 84.989 68

        三個(gè)溫度下制的材料硬度都比純銅提高了很多,說明在銅基體中加入的碳化硅晶須起到了強(qiáng)化的作用。

        3實(shí)驗(yàn)總結(jié)

        本研究以碳化硅晶須作為增強(qiáng)相,利用粉末冶金技術(shù)在800℃,900℃,1000℃三個(gè)不同的溫度下進(jìn)行熱壓燒結(jié)制備碳化硅銅基復(fù)合材料,并測(cè)定了三個(gè)不同燒結(jié)溫度下材料的體積密度和相對(duì)密度,觀察了顯微組織,測(cè)定了硬度,與純銅相比,其硬度值大大增高,說明碳化硅晶須起到了很好的增強(qiáng)作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王華彬,張學(xué)忠,韓才杰,等.[J].材料科學(xué)與工藝,2001,9(1):62-67.

        [2]張克宏,莫艷,朱凱培,等.[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),1995,23(4):373-378.

        [3]潘金生,陳永華.晶須及其應(yīng)用[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),1995,12(4):1-7.

        [4]張金升,王美婷,許鳳秀.先進(jìn)陶瓷材料導(dǎo)論[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007:1-5.

        [5]顧建成,吳建生,曹光宇,等.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),200l,35(3):397-401.

        [6]靳治良,李勝利,李武.鹽湖研究,2003,11(4):57-66.

        [7]陳東凡,田雅娟,周本廉.高分子材料科學(xué)與工程,2002,18(4):1-5.

        [8]韓歡慶,葛啟錄,陳玉萍,等.材料科學(xué)與工藝,1997,7(1):30-32.

        endprint

        摘要本研究以稻殼制備的碳化硅晶須作為銅基體的增強(qiáng)相,制備碳化硅銅基復(fù)合材料。利用粉末冶金技術(shù),通過銅粉、晶須混料、干燥和熱壓燒結(jié)制備出復(fù)合材料,并對(duì)其相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)定。

        關(guān)鍵詞碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        中圖分類號(hào):TB331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1671-7597(2014)11-0022-01

        以稻殼為原料制備的碳化硅晶須,是一種高強(qiáng)度須狀的單晶體。其晶體結(jié)構(gòu)比較完整,內(nèi)部缺陷少,其強(qiáng)度和模量均接近理想晶體。因此,晶須常作為增強(qiáng)組分加到金屬基體、陶瓷基體和高分子基體中起增強(qiáng)、增韌作用。本研究使用碳化硅晶須對(duì)銅進(jìn)行強(qiáng)化。

        1碳化硅銅基復(fù)合材料制備

        1.1 混料

        兩相比重:銅粉97%,碳化硅3%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

        將原料按照設(shè)計(jì)比例裝入聚乙烯球磨罐中,以瑪瑙球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì),加入叔丁醇溶液,在球磨機(jī)上球磨濕混1 h,使粉料混合均勻。

        1.2 干燥

        將混合料冷凍成固態(tài),在干燥機(jī)上進(jìn)行充分冷凍干燥。

        1.3 熱壓燒結(jié)

        在熱壓條件下,將混合均勻的原料粉末裝入直徑60 mm的石墨磨具內(nèi),然后在800℃,900℃,1000℃三個(gè)溫度下分別進(jìn)行熱壓燒結(jié)。

        壓力:27.7Mpa,時(shí)間:1 h。

        2碳化硅銅基復(fù)合材料相關(guān)性能測(cè)試

        2.1 體積密度和相對(duì)密度計(jì)算

        燒結(jié)材料的相對(duì)密度是燒結(jié)材料的一個(gè)重要參數(shù)。

        理論密度:

        實(shí)際密度:排水法測(cè)密度。

        步驟:

        將樣品處理干凈,在電子天平上稱量質(zhì)量記作m。

        在燒杯中注入一定量的水(保證樣品能完全浸入水中,并且水不能溢出),稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G1。

        用細(xì)線將樣品系好,將樣品完全懸浮于水中,稱量此時(shí)燒杯和水的質(zhì)量記作G2。

        根據(jù)阿基米德原理,樣品所受浮力F=G2-G1。

        由公式F=ρgV排,可得樣品體積V=V排=

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        實(shí)際密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9

        相對(duì)密度% 93.15 93.59 91.91

        經(jīng)計(jì)算,在900℃燒結(jié)的材料致密度最高。

        2.2 顯微組織觀察

        腐蝕劑:飽和氯化鐵溶液+5%稀鹽酸

        拋光后樣品直接進(jìn)行金相觀察,然后腐蝕后在進(jìn)行金相觀察,觀察三個(gè)燒結(jié)溫度下組織差別。

        100×,800℃ 100×,900℃

        100×,800℃

        金相照片中,白色為銅基體組織,分散的黑色顆粒為碳化硅晶須,塊狀的黑色團(tuán)裝組織為聚集在一起的碳化硅晶須,但是從總體上看組織分布還是比較均勻的。右下圖為掃描電子顯微鏡拍攝的照片,圖中棒狀即為碳化硅晶須。

        2.3 顯微維氏硬度測(cè)試

        硬度儀:HXD-1000TM。

        溫度℃ 800 900 1000 純銅

        硬度值 82.961 82.343 84.989 68

        三個(gè)溫度下制的材料硬度都比純銅提高了很多,說明在銅基體中加入的碳化硅晶須起到了強(qiáng)化的作用。

        3實(shí)驗(yàn)總結(jié)

        本研究以碳化硅晶須作為增強(qiáng)相,利用粉末冶金技術(shù)在800℃,900℃,1000℃三個(gè)不同的溫度下進(jìn)行熱壓燒結(jié)制備碳化硅銅基復(fù)合材料,并測(cè)定了三個(gè)不同燒結(jié)溫度下材料的體積密度和相對(duì)密度,觀察了顯微組織,測(cè)定了硬度,與純銅相比,其硬度值大大增高,說明碳化硅晶須起到了很好的增強(qiáng)作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王華彬,張學(xué)忠,韓才杰,等.[J].材料科學(xué)與工藝,2001,9(1):62-67.

        [2]張克宏,莫艷,朱凱培,等.[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),1995,23(4):373-378.

        [3]潘金生,陳永華.晶須及其應(yīng)用[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),1995,12(4):1-7.

        [4]張金升,王美婷,許鳳秀.先進(jìn)陶瓷材料導(dǎo)論[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2007:1-5.

        [5]顧建成,吳建生,曹光宇,等.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào),200l,35(3):397-401.

        [6]靳治良,李勝利,李武.鹽湖研究,2003,11(4):57-66.

        [7]陳東凡,田雅娟,周本廉.高分子材料科學(xué)與工程,2002,18(4):1-5.

        [8]韓歡慶,葛啟錄,陳玉萍,等.材料科學(xué)與工藝,1997,7(1):30-32.

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