炭-銅合金體系的界面行為和炭纖維織物增強銅基復(fù)合材料制備.pdf

1、炭、銅合金的潤濕性是決定炭銅復(fù)合材料制備工藝成敗和性能優(yōu)劣的關(guān)鍵，而且對炭材料與傳統(tǒng)銅合金的連接也有重要影響。本文以炭－銅合金體系為研究對象，采用座滴法研究1300℃、真空條件和不同保溫時間條件下銅合金體系在石墨基底上的潤濕性，利用掃描電子顯微鏡（SEM）和X射線衍射（XRD）觀察銅合金與炭的界面層結(jié)合和分析界面的物相成分。同時嘗試采用無壓浸滲方法制備一種新型炭纖維織物增強銅基復(fù)合材料，來滿足高要求的電子封裝材料和滑動導(dǎo)電材料，利用SE

2、M和XRD分析其復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)和相組成，并測定其熱導(dǎo)率及熱膨脹系數(shù)。
　　研究表明：熔融的Cu-Cr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Cr含量相同時，當保溫時間從0min增加到30min時，C/Cu-Cr合金之間的潤濕角降低，但保溫時間超過30min增加時，C/Cu-Cr合金之間的潤濕角不在降低。在保溫時間相同時，Cr含量高于2％，Cr對C/Cu的潤濕性影響不大。
　　熔融的Cu-V合金在石墨板上潤濕實驗中，在V含量相同時，當

3、保溫時間從0min增加到30min時，C/Cu-V合金之間的潤濕角降低，但保溫時間超過30min增加時，C/Cu-V合金之間的潤濕角不在降低。在保溫時間相同時，V含量高于2%，V含量可以改善C/Cu的潤濕性。
　　熔融的Cu-Ti和Cu-Zr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Ti、Zr含量相同時，保溫時間的延長都可以改善C/Cu合金的潤濕性。在保溫時間相同時，隨著Ti、Zr含量的提高，C/Cu的潤濕性也得到改善。Cu-Ti合金和Cu-Z

4、r合金與C的界面層結(jié)構(gòu)均為C/“富銅區(qū)”/碳化物/Cu，提出了一種新的潤濕機制—“溶解—反應(yīng)產(chǎn)物驅(qū)動潤濕機制”。同時發(fā)現(xiàn)當保溫時間60min，爐溫為1300℃時，Cu-10%Zr與C的潤濕性最佳。熔融的Cu-Ti和Cu-Zr合金在石墨板上潤濕實驗中，在Ti、Zr含量相同時，保溫時間的延長都可以改善C/Cu合金的潤濕性。在保溫時間相同時，隨著Ti、Zr含量的提高，C/Cu的潤濕性也得到改善。Cu-Ti合金和Cu-Zr合金與C的界面層結(jié)構(gòu)均

5、為C/“富銅區(qū)”/碳化物/Cu，提出了一種新的潤濕機制—“溶解—反應(yīng)產(chǎn)物驅(qū)動潤濕機制”。同時發(fā)現(xiàn)當保溫時間60min，爐溫為1300℃時，Cu-10%Zr與C的潤濕性最佳。在潤濕實驗的基礎(chǔ)上，采用無壓浸滲方法制備了Cf/Cu復(fù)合材料。這是一種纖維整體織物增強銅基復(fù)合材料。
　　研究表明：炭纖維在銅合金基體中分布均勻，基體中沒有孔洞和缺陷，炭與銅兩相之間形成ZrC層；隨Zr含量提高，復(fù)合材料的ZrC界面層厚度增大，其熱導(dǎo)率及熱膨脹系