本文選題：W-Cu復(fù)合材料 + 功能梯度材料　； 參考：《合肥工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：W-Cu復(fù)合材料綜合了W、Cu的性能,具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、較高的力學(xué)強度和耐腐蝕性能等,在電工電子、軍工及能源領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)代高科技的發(fā)展,對W-Cu材料的組織性能提出了更高的要求,在某些應(yīng)用場合下還需要具有特殊結(jié)構(gòu)的W-Cu材料。因此近些年來,探索超細(xì)晶、全致密、高性能W-Cu材料及特殊結(jié)構(gòu)W-Cu材料的制備,并開展其應(yīng)用評價,成為W-Cu材料領(lǐng)域的研究熱點。本文以獲得具有梯度結(jié)構(gòu)的W-Cu材料為重點,探索通過常規(guī)的粉末壓制方法和軋膜成形方法制備該類材料,還考察了氧化物Sc2O3的添加對W-Cu材料組織性能的影響。論文為新型W-Cu功能材料的開發(fā)進行了初步的探索。論文首先以W粉和Cu粉為原料,通過機械混合獲得不同組成的W-Cu混合粉(銅含量分別為15wt%,35wt%,55wt%),隨后通過逐層鋪粉,共壓得到了W(Cu)含量呈層狀分布的生坯,之后在H2氣氛中燒結(jié),獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實驗結(jié)果表明,上述層狀生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)所得燒結(jié)體中,W(Cu)含量仍呈層狀分布,且層與層之間界面結(jié)合良好。燒結(jié)體的相對密度可達(dá)95%以上,熱導(dǎo)率達(dá)142W/(m·K),維氏硬度達(dá)到249-308HV,抗彎強度達(dá)到514-669MPa。本文為了獲得大面積的W-Cu梯度材料,以W粉和Cu粉為原料,聚乙烯醇縮丁醛(PVB)為粘結(jié)劑,通過有機基軋膜工藝制備出了三種不同組成(銅含量分別為25wt%,50wt%,75wt%)的W-Cu生坯,再通過疊層共軋,得到了W(Cu)含量呈層狀分布的復(fù)合生坯,之后在H2氣氛中燒結(jié),最終獲得了W-Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。實驗結(jié)果表明,通過單層軋制,疊層共軋共燒,可以制備出形狀尺寸可控,組織性能良好的層狀梯度W-Cu復(fù)合材料。軋膜過程中粘結(jié)劑的用量對W-Cu層狀梯度材料的致密度和性能有著明顯的影響。當(dāng)粘結(jié)劑用量為6%時,軋膜坯有較好的成形性,且成形坯的孔隙率較低。所得多層復(fù)合生坯經(jīng)1150℃燒結(jié)后相對密度達(dá)93%以上。熱導(dǎo)率為148 W/(m·K),維氏硬度達(dá)到294-345HV,抗彎強度達(dá)到574.8-725.6MPa。為了改善W-Cu材料的組織和性能,以(NH4)6H2W12O40、Cu(NO3)2·3H2O和Sc203等為原料,采用凝膠-共還原法制備了不同量Sc2O3(0-0.7wt.%)摻雜的W-Cu復(fù)合粉體。所得粉體經(jīng)模壓成形,所得生坯在1250℃于H2氣氛中燒結(jié),得到Sc2O3/W-20Cu復(fù)合材料燒結(jié)體。所得燒結(jié)體的相對密度高于97%,晶粒尺寸小于1μm,顯微組織中W-Cu分布均勻,材料的電導(dǎo)率達(dá)到37%(IACS%),硬度為265HV,抗彎強度達(dá)910MPa。結(jié)果表明,適量Sc203的添加對W-Cu材料的燒結(jié)性能和電導(dǎo)率影響不甚明顯,但可增加W-Cu復(fù)合材料的力學(xué)性能。添加0.5%的Sc203可使材料的維氏硬度提高10%以上,而添加0.3%的SC203使W-Cu材料的抗彎強度提高7.70%。
[Abstract]:W-Cu composite has comprehensive properties of W, Cu, good conductive and thermal conductivity, high mechanical strength and corrosion resistance. It has been widely used in the field of electrical, electronics, military and energy. The development of modern high-tech has put forward higher requirements for the organization and performance of W-Cu materials, and it needs to be used in some applications. In recent years, the preparation of ultrafine crystals, full compact, high performance W-Cu materials and special structure W-Cu materials and their application evaluation have become a hot topic in the field of W-Cu materials. This paper focuses on obtaining the W-Cu materials with gradient structure, and explores through conventional powder pressing and film forming process. The effects of the addition of oxide Sc2O3 on the microstructure and properties of W-Cu materials were also investigated. The development of the new W-Cu functional materials was preliminarily explored in this paper. The paper first took W powder and Cu powder as raw materials to obtain W-Cu mixed powders of different components by mechanical mixing (copper content was 15wt%, 35wt%, 55wt%), and then passed through the process. The W (Cu) content is distributed in layer by layer, and then sintered in the atmosphere of H2, the sintered body of W-Cu composite is obtained. The experimental results show that the content of W (Cu) is still layered in the sintered body obtained by the 1150 C sintering, and the relative density of the layer and layer is good. The relative density of the sintered body can reach 95%. Above, the thermal conductivity reaches 142W/ (M. K), the hardness of Vivtorinox reaches 249-308HV and the bending strength reaches 514-669MPa.. In order to obtain a large area of W-Cu gradient material, three kinds of different components (copper content of 25wt%, 50wt%, 75wt%) are prepared with W powder and Cu powder as raw material and polyvinyl butyral (PVB) as binder. In U, the composite blank with layered distribution of W (Cu) content was obtained by stacking co rolling, then sintered in the atmosphere of H2, and finally obtained the W-Cu composite sintered body. The experimental results show that the layered gradient W-Cu composite with the shape size controllable and good microstructure and properties can be prepared by single layer rolling and co burning. The amount of the binder in the process has an obvious effect on the density and performance of the W-Cu layered gradient material. When the binder dosage is 6%, the rolled billet has a better formability and the porosity of the formed billet is low. The relative density of the composite billet is over 93% after sintering at 1150 C. The thermal conductivity is 148 W/ (M. K), and the hardness of Vivtorinox reaches 294-345. HV, the bending strength reached 574.8-725.6MPa. in order to improve the microstructure and properties of W-Cu materials, and (NH4) 6H2W12O40, Cu (NO3) 2. 3H2O and Sc203 as raw materials, the W-Cu composite powders of Sc2O3 (0-0.7wt.%) doped with different quantities were prepared by the gel co reduction method. The relative density of the sintered body of -20Cu composite is higher than 97%, the grain size is less than 1 mu m, the distribution of W-Cu in the microstructure is uniform, the electrical conductivity of the material is 37% (IACS%), the hardness is 265HV, and the bending strength of 910MPa. shows that the addition of appropriate Sc203 has little effect on the sintering property and electrical conductivity of W-Cu material, but it can increase W. The mechanical properties of -Cu composites. Adding 0.5% of Sc203 can increase the hardness of the material by more than 10%, and the addition of 0.3% SC203 makes the bending strength of the W-Cu material increase by 7.70%.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34

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本文編號：1970786