SiC/Cu的注射成形—无压熔渗技术研究

摘 要
本论文采用注射成形制备SiC的连续骨架，再将Cu和Ni、Ti、Fe、Mn、Mg、Cr、Al等合金元素用熔渗工艺渗入SiC骨架的方法制备SiC/Cu复合材料。为了研究Ni，Ti，Fe，Mn，Mg，Cr，Al等元素对SiC和Cu两相的润湿性和材料显微组织的影响，实验首先设计了不同成分的Cu合金和在SiC坯体中添加Ti来探索SiC和Cu之间的润湿性,并对这些元素的作用机理作了进一步分析。然后采用注射成形的方法制备SiC骨架，并选用熔渗效果较好的合金元素进行熔渗。将其与经高温氧化处理的坯体制备的复合材料进行热膨胀系数、热导率等性能的对比以及显微组织和相的元素成分分析。实验还对材料的抗弯强度，致密度等基本力学性能作了测量与分析。
实验结果表明：用注射成形-无压熔渗工艺制备SiC/Cu复合材料是可行的。SiC与Cu的润湿性较差，在无合金元素作用下，改变熔渗温度或气氛等条件润湿性也无明显改善。Ti是改善SiC和Cu的润湿性的关键元素，并且将其添加到坯体中的熔渗效果比添加到熔渗合金中好。Fe、Al、Ni对SiC和Cu之间的润湿性的改善有一定的作用。注射成形坯体中渗入Cu-5Al-2Fe-1Mn-2Ni制备的复合材料的热膨胀系数在0-400之间从1/K到1/K变化，氧化的注射成形坯体中渗入Cu-10Al-5Fe-3Mn-5Ni制备的复合材料的热膨胀系数在0-400之间从1/K到1/K变化。注射坯体中渗入Cu-5Al-2Fe-1Mn-2Ni的复合材料的热导率为107.14W/mK，相对密度为95.9%，SiC的体积分数为60.5%。氧化坯体渗入Cu-10Al-5Fe-3Mn复合材料的抗弯强度为195.19MPa。 CoCo-610612.7×-610524.21×CoCo-6107.909×-610086.21×
关键词：SiC/Cu复合材料；粉末注射成形；无压熔渗；性能
目 录
引 言..……………………………………………………………………...………...1
1文献综述.......2
1.1课题背景及研究意义......2
1.1.1复合材料的定义.2
1.1.2复合材料的发展.2
1.2金属/陶瓷复合材料........2
1.2.1金属/陶瓷复合材料的研究意义.....2
1.2.2金属/陶瓷复合材料的研究进展.....3
1.2.3金属/陶瓷复合材料存在的问题.....4
1.3 SiC／Cu的注射成形—无压熔渗技术的研究意义.7
1.4课题研究进展..8
1.4.1液态法...8
1.4.2固态法.12
1.5现有研究存在的问题及技术关键..............15
1.6本课题的研究思路.........16
1.6.1研究内容..............16
1.6.2研究方案.............16
2 SiC/Cu无压熔渗工艺.............18
2.1实验方法..........18
2.2实验结果与分析.............19
3 Ti对熔渗工艺的影响..............20
3.1实验方法..........20
3.2实验结果与讨论.............21 - 1 -
北京科技大学本科生毕业论文（设计）
4 基体合金化对润湿性的影响.25
4.1实验方法..........25
4.2实验结果与讨论.............26
5注射成形—无压熔渗制备SiC/Cu复合材料......27
5.1实验流程..........27
5.2实验方法..........27
5.3氧化和非氧化熔渗坯体制备复合材料比较............29
5.3.1显微组织..............29
5.3.2热膨胀系数..........33
5.4热导率35
6 力学性能及其它性能的测量与分析...36
6.1抗弯强度..........36
6.2致密度38
参考文献........42
致谢.44
- 2 -