【摘 要】
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本文首先针对Cu/Fe-C复合材料界面处Cu、Fe元素的扩散行为进行了相关研究。在不同扩散温度、扩散时间下将Cu与不同C含量的Fe-C进行热压复合制备了Cu/Fe-C复合材料界面。利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针等设备分析了不同工艺参数下制备的Cu/Fe-C复合材料界面的扩散行为。在Cu/Fe-C复合材料界面元素扩散研究的基础上,进一步将其结果应用到Cu-Fe-C合金的热压烧结制备中。然后通过热
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本文首先针对Cu/Fe-C复合材料界面处Cu、Fe元素的扩散行为进行了相关研究。在不同扩散温度、扩散时间下将Cu与不同C含量的Fe-C进行热压复合制备了Cu/Fe-C复合材料界面。利用金相显微镜、扫描电镜、电子探针等设备分析了不同工艺参数下制备的Cu/Fe-C复合材料界面的扩散行为。在Cu/Fe-C复合材料界面元素扩散研究的基础上,进一步将其结果应用到Cu-Fe-C合金的热压烧结制备中。然后通过热压烧结法制备了Cu-Fe-C合金,分析了元素C的加入对热压烧结Cu-Fe-C合金中Cu、Fe元素扩散行为的影响;测试了不同热压烧结工艺下合金的致密度、导电率、硬度,得出Cu、Fe元素的扩散行为与Cu-Fe-C合金致密度、导电率、硬度之间的关系。本文实验得到的主要结论如下:在Cu/Fe-C复合材料界面处形成了一定的扩散层,不同工艺条件下Cu、Fe原子的扩散程度不同。界面钢侧Cu原子的扩散程度大,铜侧Fe原子的扩散程度较小。当扩散时间为0.5 h时,随着扩散温度的升高,Cu/Fe-C（1.2wt%）界面处Cu、Fe元素的互扩散距离先降低后增加。在扩散温度810℃、扩散时间0.5 h时,随着钢中C含量的增加,Cu、Fe元素的扩散距离先降低后增加,当C含量为0.2wt%时,Cu、Fe元素的扩散距离达到最短,约1.03μm。在扩散温度为810℃和856℃时,分别延长扩散时间,Cu/Fe-C（0.2wt%）和Cu/Fe-C（1.2wt%）复合材料界面处Cu、Fe元素的扩散距离逐渐增加。利用电子探针EPMA对烧结时间为0.5 h、烧结温度为856℃条件下制备的Cu-Fe合金和Cu-Fe-C合金试样微区进行线扫描分析,结果表明在相同烧结条件下Cu-Fe-C合金比Cu-Fe合金中Cu、Fe元素的扩散距离明显缩短。利用热压烧结法制备的Cu-Fe-C合金中的Fe-C颗粒比Cu-Fe合金中的Fe颗粒尺寸大。在不同烧结温度和烧结时间下制备的Cu-Fe-C合金致密性良好,致密度总体相差不大,均在96%以上。当烧结时间为0.5 h,随烧结温度升高到856℃时,Cu-Fe-C合金的导电率达到最高,约25.68%IACS,而对应的用热压复合法制备的Cu/Fe-C界面在856℃下Cu、Fe元素的扩散距离达到最短;当烧结温度为856℃,随烧结时间延长到2 h时,Cu-Fe-C合金的导电率达到最高,约为27.37%IACS。当烧结时间为0.5 h时,随烧结温度的增加,Cu-Fe-C合金的硬度逐渐下降;当烧结温度为856℃时,随着烧结时间的延长,Cu-Fe-C合金的硬度先降低后增加。图26幅,表22个,参考文献72篇。
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