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第1章绪论
1.1高强度铜基材料强化理论
1.1.1合金化法
1.1.2复合材料法
1.2高强度高导电(热)铜基材料制备方法
1.2.1粉末冶金法(PowderMetallurgical)
1.2.2复合铸造法(Compocasting)
1.2.3内氧化法(Internalxidaion)
1.2.4液态金属原位法(Liquid—metalin—situprocessing)
1.2.5快速凝固法(RapidSolidification)
1.2.6机械合金化法(MechanicalAlloying,MA)
1.3机械合金化技术理论及其应用
1.3.1机械合金化技术简介
1.3.2机械合金化在新材料研发中的理论研究
1.3.3机械合金化技术的应用领域
1.3.4机械合金化制备高强高导铜基复合材料和铜合金的特点
1.4高强度铜基材料研究进展
1.4.1Cu—Cr合金
1.4.2铜基复合材料
1.5金属基复合材料磨损行为研究进展
1.5.1金属基复合材料磨损性能的影响因素
1.5.2干摩擦状态下的主要磨损理论
1.6本研究工作内容及意义
第2章机械合金化制备Cu—Cr复合粉末
2.1实验方法
2.2实验结果与讨论
2.2.1机械合金化Cu—Cr复合粉末微观形貌
2.2.2机械合金化Cu—Cr复合粉末相结构
2.2.3复合粉末显微硬度
2.3机械合金化诱导Cu—Cr合金系固溶度扩展机理
2.4本章小结
第3章Cu—Cr合金成形与致密化过程
3.1Cu—Cr合金的制备工艺与相对密度
3.1.1Cu—Cr合金制备工艺
3.1.2相对密度测试和微观组织分析
3.2实验结果与讨论
3.2.1复合粉末压制特性
3.2.2烧结基本过程及理论
3.2.3烧结温度和烧结时间对Cu—Cr合金相对密度的影响
3.2.4复压复烧对Cu—Cr合金相对密度的影响
3.2.5Cu—Cr合金微观组织
3.2.6最佳工艺参数的确定
3.3本章小结
第4章Cu—Cr合金性能
4.1实验方法
4.2实验结果与讨论
4.2.1Cu—Cr合金硬度分析
4.2.2Cu—Cr合全拉伸性能分析
4.2.3Cu—Cr合金高温抗软化性能分析
4.2.4Cu—Cr合金导电性能分析
4.2.5Cu—Cr合金导热性能分析
4.3Cu—Cr合金强化机理
4.3.1析出强化机制
4.3.2晶粒细化机制
4.4本章小结
第5章Cu/SiC复合材料的制备及性能
5.1Cu/SiC复合材料制备工艺与性能测试
5.1.1制备工艺
5.1.2性能测试
5.2实验结果与讨论
5.2;lCu/SiC复合材料显微组织
5.2.2Cu/SiC复合材料相对密度和硬度分析
5.2.3Cu/SiC复合材料拉伸性能分析
5.2.4Cu/SiC复合材料导电性能分析
5.2.5Cu/SiC复合材料导热性能分析
5.2.6Cu/SiC复合材料热膨胀性能分析
5.2.7Cu/SiC复合材料摩擦磨损性能分析
5.3本章小结
第6章SiO颗粒表面改性对复合材料性能的影响
6.1Cu/SiC复合材料界面问题
6.2SiC颗粒表面化学镀处理及结果分析
6.2.1SiC颗粒表面镀铜工艺
6.3复合材料的制备及性能分析
6.3.1制备工艺及性能测试
6.3.2复合材料界面结合
6.3.3SiC颗粒表面修饰对复合材料硬度和相对密度的影响
6.3.4SiC颗粒表面修饰对复合材料导电(热)性能的影响
6.3.5SiC颗粒表面修饰对Cu/SiC复合材料拉伸性能的影响
6.3.6界面优化对Cu/SiC复合材料磨损性能的影响
6.4本章小结
第7章(Cu—Cr)/SIC制备与性能
7.1制备工艺与性能测试
7.1.1(Cu—Cr)/SiC复合材料制备工艺
7.1.2性能测试
7.2实验结果与讨论
7.2.1(Cu—Cr)/SiC复合材料显微组织
7.2.2(Cu—Cr)/SiC复合材料性能分析
7.3本章小结
第8章(Cu—Cr)/SiC摩擦磨损性能及有关机理
8.1实验过程
8.1.1复合材料制备
8.1.2摩擦磨损实验
8.2实验结果
8.2.1复合材料硬度分析
8.2.2复合材料摩擦磨损性能
8.2.3滑动速度和滑动距离对复合材料摩擦磨损性能的影响
8.2.4磨损面亚表层显微硬度分析
8.3分析与讨论
8.3.1SiC颗粒增强Cu—Cr复合材料耐磨机理
8.3.2复合材料磨损机理分析
8.4本章小结
第9章(Cu—Cr)/SiC高温摩擦磨损性能
9.1实验过程
9.2实验结果
9.3材料高温摩擦磨损机理分析
9.3.1摩擦机理
9.3.2磨损机理
9.4石墨和SiC协同作用对CU—Cr合金高温摩擦磨损性能的影响
9.5本章小结
第10章纳米SiC颗粒增强铜基复合材料组织与性能
10.1实验过程
10.2实验结果
10.2.1复合材料微观形貌
10.2.2(Cu—Cr)/SiC纳米复合材料性能分析
10.3纳米SiC的增强机制
10.4本章小结
第11章总结
11.1总结
11.2创新之处
参考文献
吴玉程,男,1962年出生,中国科学院理学博士,合肥工业大学副校长,材料学教授、博士研究生导师,主要研究方向:纳米材料与功能复合材料;材料表面与涂层技术。担任教育部金属材料工程和冶金工程教学指导委员会委员,中国仪表材料学会常务理事,中国颗粒学会超微颗粒委员会理事等。近年来指导博士后4人、博士研究生12人、硕士研究生20多人,先后主持了国家自然科学基金、国家留学回国人员启动基金、教育部博士点基金、国家重点新产品研究计划和安徽省重大科技攻关等20多项项目研究,获得安徽省科技进步奖、中国机械工业科技进步奖和安徽省高校科技奖等,获得授权发明专利1项,发表论文100多篇,其中被SCI、EI收录60多篇。
《高性能耐磨铜基复合材料的制备与性能研究》以开发高性能导电(热)耐磨铜基复合材料为目标,通过成分和工艺优化,采用机械合金化(MA)、冷压成形和复压复烧工艺制备出了满足性能要求的颗粒增强Cu(—Cr)基复合材料,以寻求最佳的材料制备工艺,满足材料的高强度、高导电(热)性以及优良的摩擦磨损性能要求。
复合材料,是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合...
树脂基复合材料、聚合物基复合材料、高分子基复合材料区别???
你指的是碳纤维复合材料吧,增强材料是碳纤维,主要取决于基体材料。比如炭/炭复合材料,是碳纤维增强炭(石墨)基体的复合材料,属于无机材料,主要应用于高温、摩擦方面;碳纤维增强树脂基复合材料,是有...
我国目前通用的耐磨材料有以下几大系列: 一是高锰钢系列:如高锰钢(ZGMn13)、 高锰合金(ZGMn13Cr2MoRe)、超高锰合金(ZGMn18Cr2MoRe)等; 二是抗磨铬铸...
《高性能耐磨铜基复合材料的制备与性能研究》由王德宝、吴玉程著。通过SEM、XRD、TEM和其他实验检测仪器对粉末的机械合金化过程,复合材料的微观组织特征以及机械、物理和摩擦磨损性能进行了系统研究,为拓展新型高性能铜基复合材料的应用领域打下坚实的基础。
改性pp复合材料制备与性能研究
1 序言 PP(聚丙烯)是一种在生活中被广泛应用的热塑性树脂, 聚丙烯良好的耐冲 击性、耐热性、绝缘性、可塑性、较低的密度以及低廉的成本使其被广泛应用于 注塑、吹膜、喷丝及改性工程塑料等多种塑料制品领域 [1] 。 虽然拥有众多的优点而饱受青睐, 然而聚丙烯同时也有不少的缺点从而影响 到它一系列的工程化应用。聚丙烯的成型收缩率过大,低温下容易脆裂, 耐磨性 过低等大大限制了聚丙烯的发展,因此,必须对聚丙烯进行改性 [2]。由于各企业 生产工艺的不断改进包括各种新类型催化剂的成功研发,使得改性 PP取代传统 PP,受到众企业的各种青睐。与传统聚丙烯相比,改性聚丙烯在抗冲击、刚性、 光泽、韧性等方面优势明显,这大大促进了聚丙烯的发展 [3] 。 目前,对聚丙烯进行改性的方法主要有:共聚改性、 共混改性及添加成核剂 等方法,在这些方法中,共混改性是企业中被使用的最多的改性方法 [4] 。共混改
SPU/蒙脱土复合材料的制备及性能研究
选择纳米蒙脱土、聚丙二醇、TDI为原料,以N-正丁基-γ-胺丙基三甲氧基硅烷为封端剂,通过原位聚合合成了高性能SPU/蒙脱土复合材料。利用在线红外测试监控了反应过程,表明最终产物中不含游离异氰酸酯。XRD、FT-IR和力学性能测试发现,蒙脱土的加入可以提高密封胶的性能,且与SPU形成了插层结构和化学结合,从而使SPU/蒙脱土复合材料的性能得以提高。
随着信息化时代的迅速发展,传统的电子封装材料已经不能满足现代集成电路以及各类电器元件电子封装的发展要求。由于铜具有热膨胀系数比铝低、热导率比铝高的特点,故选用铜代替铝制备电子封装用铜基复合材料无疑是极具竞争力的候选材料之一。SiCp/Cu复合材料由于综合了铜和增强体的优良特性而具有较好的导热、导电性能和可调的热膨胀系数,因此具有非常广阔的应用前景。但目前有关该体系的理论研究与应用研究尚不成熟,迫切需要进行更多的探索和研究。
国际上对SiCp/Cu体系的研究起步较晚,直到1996年才有了关于该体系的相关报道。该领域发展比较缓慢的主要原因在于,一方面很难实现Cu和SiC颗粒的均匀分散,另一方面则与两者之间高温不润湿有关。制备SiC/Cu金属陶瓷复合材料的主要技术难点在于:①如何改善SiC与Cu相互间的润湿性及化学相容性,解决两者之间相互不润湿情况下的结合和均匀、稳定分散。②如何避免由两者热膨胀不匹配引起的界面热应力,从而实现致密化烧结。③如何合理控制SiCp和Cu高温下的反应,从而既保证界面结合强度,同时又保持SiCp的颗粒增强效果。
笔者选用工业化的SiC微米粉体材料,采用化学镀铜工艺制备了Cu包覆SiCp复合粉体,并对复合粉体的组成和形貌进行了分析。以该复合粉体为原材料,利用真空热压烧结和非真空热压烧结两种工艺制备了SiCp体积分数分别为30%、40%和50%的SiCp/Cu复合材料,并利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电子探针(EPMA)对复合材料的微观组织和界面微观结构进行了观察和分析。测试了不同工艺、不同成分下SiCp/Cu复合材料的热膨胀性能、导热性能和导电性能等热物理性能,并分析了增强相含量、颗粒大小和热处理状态等因素对复合材料热物理性能的影响。
研究结果表明,通过适当的化学镀铜工艺,可以获得Cu包覆SiCp复合粉体,而且Cu包覆层比较均匀地分布在SiC颗粒表面,Cu包覆层的厚度约为1μm。DSC分析结果表明,SiC颗粒表面的Cu包覆层在990℃时开始熔化。SiC颗粒在铜基体中分布比较均匀,没有明显的偏聚现象。无论是利用Cu包覆SiCp复合粉体,还是利用未包覆粉体制备的SiCp/Cu复合材料,随着SiCp增强相含量的增加,材料的致密度均呈下降趋势。在SiCp增强相含量相同的情况下,利用Cu包覆SiCp复合粉体制备的SiCp/Cu复合材料的致密度要略高于由未包覆粉体制备的SiCp/Cu复合材料;SiC增强相颗粒与铜基体之间的界面干净,机械结合良好。在界面处,Cu元素与Si元素有少量的相互扩散,还可以观察到少量的Cu3Si相的形成。
本研究制备的SiCp/Cu复合材料具有优异的热物理性能。随着增强相SiCp体积分数的增加,SiCp/Cu复合材料的热膨胀系数、热导率和电导率均呈明显的下降趋势;而在增强相含量一定的情况下,SiC颗粒尺寸越大,SiCp/Cu复合材料的平均线膨胀系数、热导率和电导率越高。化学镀铜工艺可以明显改善增强相粒子与基体铜之间的界面结合,提高SiCp/Cu复合材料的热导率和电导率,同时降低其热膨胀系数,可以实现热/电导率和热膨胀系数的良好结合。适当的退火处理工艺可以明显提高SiCp/Cu复合材料的热导率和电导率,消除复合材料制备过程中产生的残余应力,同时使得热膨胀系数有所降低。
对SiCp/Cu复合材料的力学性能进行了测试。测试SiCp/Cu复合材料的硬度和三点弯曲强度,并利用扫描电镜(SEM)对复合材料的断口进行观察和分析,分析复合材料断裂机制。研究结果表明,随着增强相SiCp体积分数的增加,复合材料的布氏硬度先是逐渐升高而后逐渐下降,但是弯曲强度呈连续下降趋势。在增强相含量和颗粒尺寸相同的情况下,利用Cu包覆SiCp复合粉体制备的SiCp/Cu复合材料,其硬度值和弯曲强度均略高于采用未包覆粉体制备的SiCp/Cu复合材料;在增强相含量和颗粒尺寸相同的情况下,退火处理后的SiCp/Cu复合材料,其硬度值和弯曲强度明显低于退火处理前的SiCp/Cu复合材料。当增强相体积分数为30%时,复合材料断口兼有韧窝断裂和准解理断裂的特征;但当增强相体积分数为50%时,复合材料断口中仅存在少量的撕裂棱和韧窝形貌,复合材料的断裂方式主要以准解理断裂为主。
第1章绪论
1.1引言
1.2电子封装及电子封装材料
1.2.1电子封装及其作用
1.2.2电子封装材料及其性能
1.3化学镀铜概述
1.3.1化学镀铜的发展
1.3.2化学镀铜原理
1.4铜基复合材料的制备方法
1.4.1粉末冶金法
1.4.2挤压铸造法
1.4.3原位自生成法
1.4.4喷射沉积法
1.5电子封装用铜基复合材料的性能
1.5.1热物理性能
1.5.2力学性能
1.6SiCp/Cu复合材料的应用及展望
参考文献
第2章实验方案及研究方法
2.1实验技术路线
2.2实验用原材料
2.3复合材料制备工艺
2.3.1Cu包覆SiC复合粉体的制备
2.3.2复合材料制备工艺过程
2.4分析测试方法
2.4.1组织观察与分析
2.4.2热物理性能测试
2.4.3力学性能测试
第3章Cu包覆SiCp复合粉体的制备及表征
3.1引言
3.2Cu包覆SiCp复合粉体制备工艺
3.2.1镀前处理工艺
3.2.2化学镀铜溶液的组成
3.2.3化学镀铜工艺
3.2.4不同工艺参数对化学镀铜反应速度的影响
3.3Cu包覆SiCp复合粉体的成分及形貌
3.4Cu包覆SiCp复合粉体的热物理性能
3.5小结
参考文献
第4章SiCp/Cu复合材料的微观组织结构
4.1引言
4.2热压烧结SiCp/Cu复合材料的显微组织
4.2.1不同SiCp含量的SiCp/Cu复合材料的显微组织
4.2.2SiCp/Cu复合材料中增强相和基体的微观组织特征
4.3SiCp/Cu复合材料的密度与致密度
4.4SiCp/Cu复合材料的界面研究
4.5SiCp/Cu复合材料中Cu的氧化机制
4.6小结
参考文献
第5章SiCp/Cu复合材料的热物理性能
5.1引言
5.2SiCp/Cu复合材料的热膨胀性能
5.2.1温度对复合材料热膨胀系数的影响
5.2.2颗粒尺寸对复合材料热膨胀系数的影响
5.2.3增强相体积分数对复合材料热膨胀系数的影响
5.2.4化学镀对复合材料热膨胀系数的影响
5.2.5退火处理对复合材料热膨胀系数的影响
5.2.6SiCp/Cu复合材料热膨胀系数模型预测
5.3SiCp/Cu复合材料的导热性能
5.3.1热导率的测试
5.3.2SiCp/Cu复合材料导热分析
5.3.3SiCp/Cu复合材料热传导理论计算基础
5.4SiCp/Cu复合材料的导电性能
5.4.1电导率的测试
5.4.2SiCp/Cu复合材料导电性分析
5.4.3SiCp/Cu复合材料电导率的理论计算
5.5小结
参考文献
第6章SiCp/Cu复合材料的力学性能
6.1引言
6.2SiCp/Cu复合材料的硬度
6.2.1增强相含量对复合材料硬度的影响
6.2.2增强相颗粒尺寸对复合材料硬度的影响
6.2.3SiC颗粒表面化学镀铜对复合材料硬度的影响
6.2.4退火处理对复合材料硬度的影响
6.3SiCp/Cu复合材料的弯曲强度
6.3.1增强相含量对复合材料弯曲强度的影响
6.3.2SiC颗粒表面化学镀铜对复合材料弯曲强度的影响
6.3.3退火处理对复合材料弯曲强度的影响
6.4SiCp/Cu复合材料断口的扫描电镜观察
6.5小结
参考文献
批准号 |
59372104 |
项目名称 |
超高性能纤维-水泥基复合材料的制备及其界面效应 |
项目类别 |
面上项目 |
申请代码 |
E0205 |
项目负责人 |
孙伟 |
负责人职称 |
教授 |
依托单位 |
东南大学 |
研究期限 |
1994-01-01 至 1996-12-31 |
支持经费 |
8(万元) |
本项目采用微粒与细丝,组成与工艺双重和多重复合新技术配制了抗压强度>350MPa,折压比<1:3的超高性能水泥基复合材料;纤维混杂与微膨胀复合增强的超耐久水泥基复合材料;性能先进的特种SIFCON材料,首次通过靶体试验揭示了该材料具有优异的遮弹与防护特性。通过宏观行为与微观结构的剖析提出了产生高与超高性能的机理。综合运用概率断裂力学、愈渗和分形理论,在国内外首次提出反映孔结构及其随机性的水泥基强度模型。在深层次剖析界面层强化、消失与再强化基础上,通过力学模型的建立和有限元分析,创造性的提出了定量计算界面效应范围及其随机叠加强化的科学方法,发展了界面理论,为加速超高性能低成本水泥基复合材料的发展提供了重要理论依据。 2100433B