SiC_p/Cu梯度复合材料的制备及性能研究

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本研究采用粉末冶金法制备了SiCp/Cu梯度复合材料,借助光学显微镜、扫描电镜、XRD、显微硬度计、涡流电导仪等研究了其显微组织、显微硬度及导电性,探讨了其热疲劳性能、氧化性能和磨损性能。研究结果如下:SiCp/Cu梯度复合材料的基体连续,层间界面消失,增强颗粒呈梯度分布;复压烧结工艺使材料的平均致密度与一次烧结后的试样相比提高了7.1%,电导率提高7.8%,压缩变形后,最高致密度达到96.1%;SiCp/Cu复合材料的电导率随着SiC含量的增加而降低,经压缩变形和退火处理后,SiCp/Cu复合材料的电导率有所增加。SiCp/Cu梯度复合材料从基体至表面硬度值逐渐提高,导电性逐渐减小;600℃循环淬水热疲劳实验表明,六层及大于六层的SiCp/Cu梯度复合材料经过80次循环淬水后未出现层间裂纹,表现出良好的抗热疲劳性能。400~700℃的氧化实验表明:SiCp/Cu复合材料的抗氧化性能优于纯Cu;SiC体积分数为20%时和SiC颗粒尺寸为20μm时复合材料的抗氧化性较好;在700℃循环氧化条件下,复合材料的氧化增重呈现出近抛物线变化规律;SiCp/Cu梯度复合材料沿厚度方向的抗氧化性呈现梯度变化特征。SiCp/Cu复合材料的耐磨性随SiC含量的增加而增强。SiCp/Cu梯度复合材料的耐磨性优于纯铜,并且呈梯度分布;低载荷条件下的磨损机制主要是磨粒磨损,载荷较高时,主要是磨粒磨损和剥层磨损的综合作用。
摘要第3-4页
Abstract第4-5页
第1章 绪论第9-21页
    1.1 引言第9-10页
    1.2 颗粒增强Cu 基复合材料第10-11页
    1.3 梯度复合材料第11-19页
        1.3.1 梯度复合材料的制备技术第11-14页
        1.3.2 梯度复合材料的性能评价第14-17页
        1.3.3 梯度复合材料的应用第17-19页
        1.3.4 梯度复合材料展望第19页
    1.4 本文研究目的及内容第19-21页
        1.4.1 目的和意义第19-20页
        1.4.2 研究内容第20-21页
第2章 梯度复合材料的制备工艺及显微组织第21-38页
    2.1 引言第21页
    2.2 梯度复合材料的制备工艺第21-27页
        2.2.1 实验材料第21-22页
        2.2.2 材料成分设计第22-23页
        2.2.3 材料的制备第23-27页
    2.3 显微组织第27-31页
        2.3.1 金相试样的制备第27-28页
        2.3.2 显微组织第28-31页
    2.4 密度第31-35页
        2.4.1 密度测试第32-33页
        2.4.2 结果与讨论第33-35页
    2.5 硬度第35-36页
        2.5.1 硬度测试方法第35页
        2.5.2 结果与讨论第35-36页
    2.6 本章小结第36-38页
第3章 梯度复合材料的导电性第38-43页
    3.1 引言第38页
    3.2 实验方法第38页
    3.3 结果及讨论第38-42页
        3.3.1 SiC 颗粒含量和复压烧结对导电性的影响第38-40页
        3.3.2 SiC 粒径大小对导电性的影响第40页
        3.3.3 压缩变形和退火处理对复合材料导电性的影响第40-42页
    3.4 本章小结第42-43页
第4章 梯度复合材料的热疲劳性能第43-46页
    4.1 引言第43页
    4.2 实验方法第43页
    4.3 结果及讨论第43-45页
    4.4 本章小结第45-46页
第5章 梯度复合材料的氧化性能第46-53页
    5.1 引言第46页
    5.2 实验方法第46-47页
    5.3 结果及讨论第47-51页
        5.3.1 氧化温度对氧化性能的影响第47-48页
        5.3.2 SiC 含量对氧化性能的影响第48页
        5.3.3 恒温氧化时间对氧化性能的影响第48-49页
        5.3.4 循环加热氧化对氧化性能的影响第49-50页
        5.3.5 SiC 粒径大小对氧化性能的影响第50-51页
        5.3.6 梯度复合材料的氧化性能第51页
    5.4 本章小结第51-53页
第6章 梯度复合材料的耐磨性能第53-61页
    6.1 引言第53页
    6.2 实验方法第53-55页
        6.2.1 SiC_p/Cu 复合材料的测试方法第53-54页
        6.2.2 SiC_p/Cu 梯度复合材料的测试方法第54-55页
    6.3 结果及讨论第55-60页
        6.3.1 SiC 含量对磨损行为的影响第55-56页
        6.3.2 磨损时间对复合材料磨损行为的影响第56-57页
        6.3.3 SiC 粒径大小对复合材料磨损行为的影响第57-59页
        6.3.4 梯度复合材料的磨损行为第59-60页
    6.4 本章小结第60-61页
结论第61-62页
参考文献第62-68页
攻读硕士学位期间学术成果第68-69页
致谢第69页
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