毕业设计我帮你

Cr2AlC含量对铜基粉末烧结材料高温流变致密化行为的影响

摘要

为了研究Cr2AlC含量对铜基粉末烧结材料高温流变致密化行为的影响，本文以铜粉和Cr2AlC粉末为原料，采用传统粉末冶金技术，经称料、混料、压制、烧结四个过程，制备了Cr2AlC含量分别为5%、10%、15%的Cu-Cr2AlC粉末烧结试样，再经热压缩变形处理，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结材料高温流变致密化行为的影响。通过测定试样的生坯密度、烧结密度、热压缩密度和相对密度，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末冶金材料密度的影响；通过制备Cu-Cr2AlC粉末烧结试样，在金相显微镜下观察试样的金相组织，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结试样组织的影响；作出热压缩时的应力-应变曲线，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结试样流变致密化行为的影响。结果表明：随Cr2AlC含量的增加，试样的密度逐渐减小；组织中各相组成的分布发生变化；热压缩初期，随着应变的增加，应力快速增大，随着压缩的进一步进行，应力增长速率变缓甚至趋于稳定。

关键词：粉末冶金，Cu-Cr2AlC，热压缩，高温流变，致密化

目录

1. 绪论 1  

   1.1 粉末冶金 1

      1.1.1粉末冶金科学的定义 1

      1.1.2 粉末冶金的特点及应用 1

      1.1.3 粉末冶金工艺 3

   1.2 铜基复合材料 4

      1.2.1 铜基复合材料的发展 4

      1.2.2 铜基复合材料的分类 5

      1.2.3 铜基复合材料的强化机制 5

   1.3 铜基复合材料制备方法 6

      1.3.1 粉末冶金法 6

      1.3.2 喷射成型法 6

      1.3.3 搅拌铸造法 7

   1.4 材料塑性加工流变行为 7

   1.5  研究目的及内容 8

      1.5.1 研究目的 8

      1.5.2 研究内容 8

2. 实验方案及测试分析方法 9

   2.1 实验原料 9

   2.2 实验仪器和药品 9

   2.3 Cu-Cr2AlC的制备 9

      2.3.1 称料 9

      2.3.2 混料和分料 10

      2.3.3压制成形 10

      2.3.4 烧结 10

      2.3.5 热压缩变形 12

   2.4 密度测定和组织观察 14

      2.4.1 测生坯体积并计算密度 14

      2.4.2 排水法测烧结体积和密度 14

      2.4.3 相对密度的计算 14

      2.4.4 金相试样的制备与组织观察 15

3. 实验结果与讨论 16

   3.1 Cr2AlC含量对Cu-Cr2AlC粉末冶金试样密度的影响 16

   3.2 Cr2AlC含量对Cu-Cr2AlC粉末烧结试样组织的影响 19

   3.3 Cr2AlC含量对Cu-Cr2AlC粉末烧结试样流变致密化的影响 22

      3.3.1 流变应力 22

      3.3.2 硬化指数 24

结论 27

总结与体会 28

致谢 29

参考文献 30

结论

为了研究Cr2AlC含量对铜基粉末烧结材料高温流变致密化行为的影响，本文以铜粉和Cr2AlC粉末为原料，采用传统粉末冶金技术，即经过称料、混料、压制、烧结这四个过程，制备了Cr2AlC含量分别为5%、10%、15%的Cu-Cr2AlC粉末烧结试样，再经热压缩变形处理，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结材料高温流变致密化行为的影响。通过测定试样尺寸和质量，利用阿基米德原理等一系列方法计算出试样的生坯密度、烧结密度、热压缩密度以及相对密度，从而研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末冶金材料密度的影响；通过制备Cu-Cr2AlC粉末烧结试样，经打磨、抛光后，在金相显微镜下观察试样烧结以及热压缩后的金相组织，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结试样组织的影响；作出热压缩时的应力-应变曲线、峰值应力曲线和硬化拟合曲线，研究不同含量Cr2AlC对铜基粉末烧结试样流变致密化行为的影响。最终得出的结论如下：

（1）由于Cr2AlC密度低，使得相同致密度（孔隙度）下，试样实际密度随Cr2AlC含量增加而降低；

（2）随着Cr2AlC含量的增加，试样中各组成成分的含量以及分布会发生改变，但由于试样相对密度相近，所以试样致密化程度相近，孔隙度基本相同；

（3）热压缩时，随应变的增加，在变形初期，应力增长速率快，而后到达峰值应力，后期增长缓慢甚至趋于稳定。随Cr2AlC含量的增加，硬化指数逐渐减小，强度系数逐渐增大。

 

参考文献

[1] 阮建明，黄培云. 粉末冶金原理 [M]. 北京：机械工业出版社，2012.3. 

[2] 黄伯云，易建宏. 现代粉末冶金材料和技术发展现状（二）[J]. 上海金属， 2007,29（4）：2-3. 

[3] 叶雨顺，左孝青，杨牧南，等. 压力烧结铜-石墨符合材料的相对密度及性能研究 [J]. 功能材料，2014，45（19）：19031-19032. 

[4] 陈文革，王发展. 粉末冶金工艺及材料 [M]. 北京：冶金工业出版社，2011.7. 

[5] 刘智恩. 材料科学基础 [M]. 西安：西北工业大学出版社，2013,9. 

[6] 黄培云. 粉末冶金原理 [M]. 北京：冶金工业出版社，1997.11. 

[7] 丁俭，赵乃勤，师春生．纳米相增强铜基复合材料制备技术的研究进展[J]．兵器材料科学与工程，2005，28(5)：65-68．

[8] 王涛，王碧云．新型铜合金材料及其加工技术[J].有色金属加工，2002，31(4)：15—22．  

[9] Tong S C，Ma Z Y．Microstructural and mechanical characteristics of in situmetal matrix composites[J]．Mater．Sci．Eng．R，2000，29：49-113．

[10] 王晓军，高鸣智.Cu/Fe 复合粉工业制备工艺及性能分析[J].有色金属，2010，62（3）：16-18. 

[11] Schubert Th，Trindade B，Kieback B．Interracial design of Cu—based composites prepared by powder metallurgy for heat sink applications[J]．Mater．Sci．Eng．A，2008，475：39．44．

[12] 蒋成禹，胡玉洁，马明臻，等．材料加工原理[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001．

[13] 孙世清, 毛磊. 高强高导铜基复合材料[J]. 河北科技大学学报, 2000, 21(1): 19-22 

[14] 吴波. TiB2颗粒增强高强高导铜基复合材料研制[D]. 南昌: 南昌大学, 2008 

[11] Hall E O．The Deformation and Ageing of Mild Steel[J]．Proc．Vhys．Soc，1 95 1，64：747．753

[15] 朱心昆．机械合金化地研究及进展[J]．粉末冶金技术，1999，17(4)：291—296．

[16] 郗雨林，张文兴，柴东琅．复合材料工艺及性能的研究[J]．热加工工艺，2001，5：24—26．

[17] 章林，李志友,周科朝，等.元素粉末预合金化对烧结合金钢组织和性能的影响[J].粉末冶金材料科学与工程，2005（4）：225-230. 

[18] 张建云，华小珍，周贤良陶瓷粒子增强铝基复合材料制取新工艺及其磨损性能[J]．机械工程材料，1996，20(4)：26．28．

[19] 周尧和，胡壮麒，乔万奇．凝固技术[M]．北京机械工业出版社，1998．

[20] 陈素玲, 孙学杰. 金属基复合材料的分类及制造技术研究[J]. 电焊机, 2011, 41(7): 90-94