發(fā)布時(shí)間：2024-03-10 01:32

　　隨著軌道交通技術(shù)裝備的快速發(fā)展,列車IGBT等電力電子器件功率密度不斷提高,熱疲勞對器件的影響越來越顯著,這對電子封裝和電子散熱材料提出了更高的性能要求。本文以石墨烯(G)增強(qiáng)銅基復(fù)合材料為研究對象,采用基體合金化和放電等離子燒結(jié)相結(jié)合的方法制備了還原氧化石墨烯/銅鈦(RGO/CuTi)復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有較高的熱導(dǎo)率,低熱膨脹系數(shù),高屈服抗拉強(qiáng)度。通過測試表征重點(diǎn)研究了該復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)和界面產(chǎn)物。并采用基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算軟件對復(fù)合界面進(jìn)行模擬仿真,在原子電子尺度研究了復(fù)合界面的結(jié)合機(jī)制。主要研究結(jié)果如下:(1)球磨處理CuTi混合粉末,使得CuTi混合粉末具有較高的比表面積,有利于RGO在混合粉體中均勻分散。燒結(jié)時(shí)采用了相對較低的SPS溫度(700℃)和較短的保溫時(shí)間(5 min),在復(fù)合界面處原位形成了Ti₈C₅相。Ti₈C₅相是由G中的非晶態(tài)碳納米層/納米顆粒中的活性碳源與CuTi基體中的Ti反應(yīng),并成核生長形成的。Ti₈C₅相...

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1（a）純鎂的斷裂面SEM圖像；（b）Ma-1Al-0.30GNPs復(fù)合材料斷裂面SEM圖像；（c）維氏硬度；（d）純鎂及復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線[15]

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-3-量為0.5%的石墨烯/鋁復(fù)合材料的維氏硬度和抗拉強(qiáng)度與鋁基體相比分別提高了18%和33%。1.2.2石墨烯增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料鎂（Mg）的密度為1.74g/cm3，是鋁密度的三分之二。鎂是堿金屬中最輕的結(jié)構(gòu)金屬。純鎂的強(qiáng)度小，但是鎂合金是良好的輕型結(jié)構(gòu)材....

圖1.2（a）Mg斷口SEM圖；（b）0.25wt.%GNPs-Mg斷口SEM圖；（c）0.25wt.%GNPs-Mg復(fù)合材料拉伸斷裂后位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的TEM圖片g=(0002)；（d）為（b）圖局部高分辨率SEM圖，斷面中GNPs由虛線標(biāo)明；（e）0.25wt.%GNPs-Mg復(fù)合材料拉伸斷裂后位錯(cuò)結(jié)構(gòu)的TEM圖片g=(1010)；（f）Mg和復(fù)合材料的拉伸曲線[16]

高速列車IGBT用石墨烯/銅復(fù)合材料的制備與理論模擬研究-4-構(gòu)強(qiáng)度，有助于溶解復(fù)合基體中的Mg17Al12金相。在高溫下該復(fù)合材料的斷裂強(qiáng)度顯著提升，隨著溫度的升高，復(fù)合材料的斷裂模式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g性斷裂。同時(shí)Pan[15]等還采用添加了鋁粉的鎂粉與石墨烯納米片（GNPs）....

圖1.3（a）0.5wt%MLG/Ti復(fù)合材料中Ti相中的位錯(cuò)TEM圖像；（b）0.5wt%MLG/Ti復(fù)合材料中MLG-Ti界面HRTEM圖像；（c）和（d）為1.5wt%MLG/Ti復(fù)合材料中MLG-Ti界面SEM圖像[18]

高速列車IGBT用石墨烯/銅復(fù)合材料的制備與理論模擬研究-6-從圖1.3（d）可以看出，由于石墨烯層間相對較弱的范德華結(jié)合導(dǎo)致石墨烯層間容易發(fā)生分裂或相對滑動(dòng)，最終導(dǎo)致MLG發(fā)生層間分裂。Mu[21]等采用球磨、放電等離子燒結(jié)和熱軋的工藝制備了石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。通過化學(xué)鍍鎳....

圖1.4（a）典型植物葉片結(jié)構(gòu)圖；（b）LCGH示意圖；（c）Cu/LCGHs復(fù)合材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；（d）葉片狀CNT-GNR混合物的HRTEM圖像；（e）Cu/LCGHs復(fù)合材料的HRTEM圖像[22]

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文-7-取的銅制造武器、式具和其他器皿。銅的使用對早期人類文明的進(jìn)步影響深遠(yuǎn)。銅具有優(yōu)良的機(jī)械性能和物理特性，被廣泛地應(yīng)用在電子電氣工業(yè)、輕工業(yè)和交通運(yùn)輸業(yè)中。隨著工業(yè)化的發(fā)展，對銅基材料提出了更高的要求，既要擁有優(yōu)良的導(dǎo)電/導(dǎo)熱性能，又要具有較高的強(qiáng)度。為....

本文編號：3924044