反应铸造(TiB2+TiB)/Cu复合材料组织调控与性能研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:djmaxha
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
铜基复合材料因增强体与基体之间的相互作用使其具有优异的导电和力学性能,有望成为高速列车接触线、高性能引线框架和高压设备接触开关的潜在应用材料。本文以电阻率较低而硬度较高的TiB2颗粒和TiB晶须混杂增强铜基复合材料为研究对象,针对原位铸造法制备铜基复合材料中增强体(TiB2颗粒和TiB晶须)的团聚、尺寸粗大以及原位反应调控等问题,采用双束熔体混合和快速凝固技术,开展稀土 La、Ce和Y对(TiB2+TiB)/Cu复合材料微观组织、导电和抗拉强度的研究,并讨论复合材料的断裂行为。在此基础上,开展反应温度和热处理时间对(TiB2+TiB)/C u-La复合材料微观组织和性能研究,最终通过工艺优化制备出高强高导匹配的铜基复合材料。主要结论如下:(1)添加三种不同稀土对增强体团聚的改善效果依次为La>Ce>Y。添加稀土会促进增强体形核并偏析抑制其生长,其中TiB2尺寸分别从654nm细化至515 nm(Ce)、567 nm(Y)和596 nm(La),分别细化了 26.9%、15.3%和9.7%。添加稀土会同时细化TiB的长度和宽度,且长度和宽度主要分布在500-2000 nm和200-300 nm之间。此外,因TiB2和TiB晶体结构不同,稀土偏析抑制增强体生长的同时引起形貌变化(TiB2颗粒圆整度增加而TiB晶须长径比减小)。(2)复合材料的抗拉强度分别从不加稀土时的524 MPa增加到624 MPa(Ce)、606 MPa(La)和595 MPa(Y),分别提高19.1%、15.6%和13.5%。稀土对强度的贡献归因于颗粒第二相强化、晶须承载强化、基体细晶强化和形变强化。La和Y的添加使轧制态复合材料导电率分别从不添加稀土时的65.4%IACS增加至73.1%IACS和70.4%IACS,而添加Ce降低至61.2%IACS。(3)复合材料的微裂纹主要在增强体界面萌生并沿界面扩展,最终界面脱粘导致复合材料断裂。其中,团聚增强体、大尺寸增强体和低圆整度增强体的界面处因应力集中显著而易产生微裂纹,导致界面脱粘。复合材料断裂后,TiB2呈现出界面脱粘,而TiB呈现出侧面脱粘和拔出。(4)反应温度升高熔体粘度降低,有利于Ti和B的均匀混合和充分反应,使残留溶质含量降低。当反应温度从1300℃增加至1500℃时,(TiB2+TiB)/C u-La的导电率增加22.4%,但强度降低13.4%。增加热处理时间使残留溶质元素可能发生二次反应,从120 min增加至180 min时,导电率升高了 38.1%,达到89.5%IACS。复合材料强度随热处理时间增加先升高后降低,当热处理150 min时,抗拉强度达618 MPa。(5)通过优化反应温度和热处理时间得到两种方案,均制备出高导电性能和高强度协同匹配的(TiB2+TiB)/C u-La复合材料,方案Ⅰ的导电率和抗拉强度分别为79.6%IACS和603 MPa,方案Ⅱ导电率和抗拉强度分别为83.7%IACS和602 MPa。
其他文献
钛基复合材料由于具有优异的力学性能和抗高温性能被广泛应用于航空航天、医疗等领域。原位生成强化相增强的钛基复合材料基体与增强相之间结合良好,增强相分布均匀,成本低廉等优点被广泛应用。现阶段,航空航天结构件对钛基复合材料高强高韧力学性能要求逐渐严苛,因此近年来高强韧性钛基复合材料的研究受到人们的关注。本文采用粉末冶金法,以纯钛粉末分别与B粉、Cr粉、CrB2粉末进行混粉烧结,制备了 TiBw/Ti、T
学位
电子设备和无线通信技术的飞速发展和广泛使用会产生大量电磁波,不仅影响设备运行,而且会对人体健康造成危害,因此,高性能(“轻、薄、宽、强”)的电磁波吸收材料对于控制电磁污染和保护人体健康不可或缺。多铁性BiFeO3具有固有极化、缺陷偶极极化和铁磁共振,会产生介电损耗和磁损耗,从而衰减电磁波。但由于单一多铁材料阻抗匹配不佳、密度大和有效吸收带宽窄等原因限制了其应用。为了解决上述问题,引入具有密度小、质
学位
Inconel625合金作为一种常见的镍基高温合金,具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性及高温稳定性等多种优良性能;普通钢材虽然具有较高的强度和韧性,但其抗氧化性、抗腐蚀性能较差,因此采用设备简单、操作方便的电弧熔覆对钢构件进行表面改性具有广泛的应用领域。传统的实验研究方法局限性较大,难以对电弧熔覆过程中复杂的物理化学反应进行实时观测和动态研究,随着计算机技术的发展,采用数值模拟的方法研究电弧熔覆过程温度
学位
锂硫电池因其高的理论比容量和理论比能量成为现在最具研究价值和应用前景的锂二次电池体系之一。然而正极材料的生产成本高、制备工艺复杂、生产效率低下等问题制约着锂硫电池的产业化进程。本文面向产业化规模生产技术,围绕网状结构S/C正极材料的制备工艺展开系统性研究,以商业化的乙炔黑(AB)和膨胀石墨(EG)为导电基体,采用热匀浆为核心的S/C正极材料制备工艺技术,通过改进制备方法和优化制备工艺,得到具有网状
学位
球墨铸铁具有优异的力学性能、良好的铸造性能和低的制造成本等优点,在汽车、农机、风电以及铸管等工业领域应用十分广泛。铁液的球化处理是球墨铸铁生产的关键环节,生产中常用的冲入法不易实现绿色环保智能化控制,随着国家对资源利用、环境保护的严格要求,铸造行业准入条件已将冲入法列为限制使用工艺,而喂丝球化技术具有节能环保、球化效果好、综合效益明显等优点。本文在生产条件下,以QT450-10材质为研究对象,采用
学位
镁合金具有高比强度和比刚度,电磁屏蔽性能好,铸造性能优越,回收方便且矿产资源丰富的特点,使其在航空航天、汽车、电子产品和生物医学等领域有广泛的应用。目前对于镁合金的研究主要围绕在力学性能方面,关于导热性能和塑韧性的研究较少。但是,常用的压铸镁合金材料存在塑性相对较差、导热性能欠佳、力学性能和铸造工艺性能不能兼顾等问题。本文选择Mg-Al-Ce系合金作为研究对象,改变Mg-Al-Ce三元合金中的Al
学位
铜/钛异质金属接头兼顾高强韧钛和高导热导电铜的优异性能,在航空航天、能源化工及汽车船舶等领域具有广阔的应用前景。铜、钛金属显著的物化性能差异及其接触界面易形成的多种脆性金属间化合物,导致高强铜/钛接头的获得存在巨大挑战。针对该问题,本论文首先采用真空扩散连接工艺制备不同工艺参数下的铜/钛接头,研究了温度、压力、时间对接头组织及力学性能的影响规律;其次,基于铜/钛界面相生成及演变规律,结合异质界面热
学位
聚合物-陶瓷纳米复合电介质材料,特别是聚合物-陶瓷0-3复合材料(陶瓷纳米颗粒均匀分散在聚合物基体中),以聚合物作为基体,具有较高介电常数的陶瓷纳米颗粒作为填料,可以不断调整材料的介电常数和击穿强度等性能参数,且具有良好的柔性等特征,在过去三十年获得了广泛的研究和发展。陶瓷填料和聚合物基体自身性能;复合材料的制备工艺;复合材料微观均匀性;陶瓷填料与聚合物基体间界面等多种因素都会对纳米复合材料的性能
学位
新时代高职教材改革是培养德技并修、复合型创新型高素质技术技能人才的内在要求。针对当前高职教材编写现状,提出要将专业教育、思政教育、创新教育、劳动教育融入教材,基于“四育融合”构建教材内容;从职业维度、知识维度、表述维度、形式维度综合考虑,基于“四维理论”构建高质量教材编写模式的思路,并以高职水利水电建筑工程专业为例,构建出6种不同类型课程的高质量教材编写模式。
期刊
传统技术难以制备复杂薄壁Ti6A14V合金部件,激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为一种典型的3D打印技术赋能传统技术转型升级。本文以SLM技术成形Ti6A14V合金薄壁构件为研究对象,系统地研究尺寸效应和方向效应对成形件尺寸精度、微观组织演化以及力学性能的影响,通过微观组织演化反馈凝固过程中的固态相变,分别以构件壁厚为 0.5 mm、1.0mm、1.5 mm
学位