【论文】CuAl203复合材料的力学和电学性能研究 (.pdfVIP

淮阴工学院 2002 级优秀毕业设计（论文）摘要（选编） 2 实验材料与方法 实验采用纳米Al O 粉末（一次粒径为20nm，用离心沉降法测得纳米Al O 二次粒 2 3 2 3 径为 250nm），纯铜粉（平均粒径为 2 微米，粒度 400 目）。实验用到的试剂有：聚乙 二醇 2000 （简写为 EG2000）P ，六偏磷酸钠（简写为六偏），无水乙醇（含量不少于 99.7%），蒸馏水（自制）。 在高能球磨机上制得Cu/Al O 粉末，然后冷压成型，制得块材。最后进行力学和 2 3 电学性能的研究。用自动转塔显微硬度仪测硬度；用 7051 涡流导电仪直接测量铜基 块材的电导率。在UMT-2MT摩擦试验机上进行摩擦磨损实验。 采用扫描电子显微镜SEM观察材料的磨损表面亚表层组织和磨屑形貌；用能谱EDS 分析磨损表面的成分；用Miromax型非接触式表面形貌显微镜测量磨痕的体积和横穿 中心纵剖面的轮廓，其中磨痕区体积由软件直接给出。 3 Cu/Al O 复合材料的性能研究 2 3 3.1 Cu/Al O 复合材料的硬度 2 3 实验结果如表3-1所示。 表 3-1 复合材料的平均硬度值种类 种类 纯铜 1%-干 1%-醇 1%-PEG 1%-六 2.5%-PEG 2.5%-六 5%-PEG 5%-六 硬度平均值／ＨＶ 80.5 47.1 87 98.8 91.8 87.9 88.6 68.2 83.6 3.1.1 混合方式对复合材料硬度的影响 对测量结果表 3-1 进行分析，发现当选取 Al O 含量为 1%，而混合方式不同的四 2 3 块材料时，其硬度由小到大依次为：干混、醇混，六偏混、PEG2000 混，但在干混时 的硬度还没有纯铜的硬度高。 分析：由于粉末冶金自身的特点，加入惰性弥散相后，在增强基体硬度的同时， 也会影响其致密度，尤其是与金属间润湿性较差的氧化铝粉，但粉末粒径的减小有利 于提高其润湿性。因此，在粉末的混合过程中，要尽可能地使纳米粉均匀分布，避免 软团聚。四种混粉方式中，干混形成的大块团聚体将导致烧结体中孔洞的形成，如图 3-1 所示，这可能是导致硬度下降的主要原因，从而使其硬度远低于纯铜的硬度；而 采用表面活性剂处理后的复合粉烧结成的材料则表面较为致密，如图3-2所示，这说 明纳米 AlO 在其中分布均匀、对基体确实起到了增强的作用。因此，硬度得以大幅 2 3 度的提高。随后的摩擦试验也证明了该混粉方式的优势。 淮阴工学院 2002 级优秀毕业设计（论文）摘要（选编） 图 3-1 1％Al O 干混后的试块局部形貌 图3-2 1%Al O 用 PEG2000 处理后的块材形貌 2 3 2 3 3.1.1 Al O 含量对复合材料硬度的影响 2 3 由于在以上四块材料中，用 PEG2000 混的硬度最高，接下来选择用 PEG2000 混， 而 Al O 含量不同的四块材料进行硬度的比较。结果发现：随着 Al O 含量的增高，硬 2 3 2 3 度先上升后下降，在1%时硬度最高，而5%时的硬度还没有纯铜的高。 本人认为：这主要是因为当 Al O 含量适中时，Al O 作为弥散质点，它的位错定