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.

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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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