顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性,同時(shí)還具有良好的耐磨性、較高的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性,可用于制造高壓開(kāi)關(guān)電觸頭、電磁軌道炮導(dǎo)軌、軌道交通接觸線、高速鐵路剎車(chē)片等。目前,顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料多采用粉末冶金、機(jī)械合金化、原位反應(yīng)熔鑄等方法制備。原位反應(yīng)熔鑄法是在熔煉過(guò)程中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在銅熔體中原位反應(yīng)生成顆粒增強(qiáng)相,然后澆鑄成型�？梢詫�(shí)現(xiàn)一次成型,其工藝簡(jiǎn)單、成本低廉,而且基體和增強(qiáng)相的界面相容性好,凝固成型致密度高。然而,原位反應(yīng)熔鑄法制備顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料存在著兩個(gè)重要的問(wèn)題亟待解決:一是增強(qiáng)相的團(tuán)聚問(wèn)題,在熔體反應(yīng)和凝固過(guò)程中增強(qiáng)相顆粒由于降低表面自由能的趨勢(shì)而傾向于聚集分布,在材料拉伸過(guò)程中顆粒團(tuán)聚處會(huì)成為裂紋源,并使裂紋擴(kuò)展直至斷裂,嚴(yán)重影響材料的力學(xué)性能;二是熔鑄中易引入有害雜質(zhì)元素,顆粒增強(qiáng)相原位反應(yīng)不完全時(shí)殘留在熔體中也會(huì)變成雜質(zhì)元素,即便是微量的固溶雜質(zhì)也會(huì)嚴(yán)重?fù)p害材料的導(dǎo)電性能。因此,如何制備出組織均勻、顆粒彌散、綜合性能更為優(yōu)異的銅基復(fù)合材料是學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界十分關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文通過(guò)原位反應(yīng)熔鑄法,選取Cu-Ti（Zr）-B體系為研究對(duì)象,制備了原位... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２電磁軌道炮原理圖Ｍ??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ?ｒａｉｌｇｕｎ［２４］??

截止至２０１８年中國(guó)高鐵運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)到了?２．５萬(wàn)公里，占全球高鐵運(yùn)營(yíng)里程??的三分之二。高速鐵路接觸網(wǎng)是高鐵的重要組成部分，主要包括接觸線、承力索和吊弦??等，如圖１．３所示［２７］。??圖１．３高速鐵路接觸網(wǎng)??Ｆｉｇ．?１．３?Ｈｉｇｈ?ｓｐｅｅｄ?ｒａｉｌｗａｙ?ｃｏｎｔａｃｔ?ｎｅｔｗｏｒｋ??接觸線是接觸網(wǎng)的核心，也是保證電氣化鐵路正常運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵構(gòu)件，高性能接觸線??的制備因此成為高速鐵路發(fā)展中面臨的和必須解決的關(guān)鍵技術(shù)。接觸線通過(guò)與機(jī)車(chē)上的??受電弓滑動(dòng)接觸向機(jī)車(chē)提供運(yùn)行動(dòng)力，在服役過(guò)程中，接觸線要承受高線張力、受電弓??的沖擊動(dòng)張力以及高速摩擦，而且接觸線暴露在空氣中，工況惡劣，高速摩擦過(guò)程中產(chǎn)??生的熱量，容易發(fā)生電弧燒蝕，從而導(dǎo)致接觸線力學(xué)性能及耐磨性急劇下降，減少使用??－４－??

基于上述三方面的考慮，針對(duì)高強(qiáng)高導(dǎo)高耐磨銅基復(fù)合材料的性能要求，本文選擇??了?ＴｉＢ２和ＺｒＢ２陶瓷顆粒作為增強(qiáng)相顆粒。ＴｉＢ２和ＺｒＢ２都是六方晶系Ｃ３２型準(zhǔn)金屬結(jié)??構(gòu)化合物，空間群均為Ｐ６／ｍｍｍ（１９１），其的晶體結(jié)構(gòu)如圖１．４所示，主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和物??理性能見(jiàn)表１．４［６Ｍ８］。在ＴｉＢ２和ＺｒＢ２的晶體中，Ｔｉ或Ｚｒ與Ｂ原子交替排列形成了和石??墨層狀結(jié)構(gòu)類似的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且Ｂ與Ｔｉ?（或Ｚｒ）離子之間形成離子鍵，Ｂ與Ｂ??之間為共價(jià)鍵，這一鍵合結(jié)構(gòu)決定了?丁沿２和２出２既具有金屬的高電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，又??具有陶瓷的高熔點(diǎn)、高硬度和高彈性模量。此外，ＴｉＢ２和ＺｒＢ２具有良好的熱穩(wěn)定性，易??于通過(guò)高溫反應(yīng)生成，非常適合用作原位顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的增強(qiáng)相。??〇一Ｚｒ?或?Ｔｉ?？—Ｂ??圖１．４?ＴｉＢ２和ＺｒＢ２的晶體結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．４?Ｔｈｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＴｉＢ２?ａｎｄ?ＺｒＢ２??－９－??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[4]大規(guī)模集成電路用高強(qiáng)度高導(dǎo)電引線框架銅合金研究[D]. 蘇娟華.西北工業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料干摩擦磨損的研究[D]. 康立忠.上海交通大學(xué) 2008



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