YBCO的制備工藝及YBCO-Cu復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、YBCO晶胞參數(shù)c／a值較大,結(jié)構(gòu)與石墨相似，具有層狀結(jié)構(gòu)，而且在摩擦學(xué)上具有良好的固體自潤滑性能。將其加入銅基復(fù)合材料中，在不降低材料導(dǎo)電率的同時，能夠提高材料的摩擦磨損性能，使其在航空航天、電工電子等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。由于YBCO價格昂貴，本文利用草酸共沉淀法制備YBCO粉體，采用真空熱壓法制備YBCO/Cu復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了YBCO的制備工藝及YBCO/Cu復(fù)合材料組織及性能。
　　本研究采用差熱分析儀分析了粉末的反應(yīng)過程

2、，利用 XRD對粉末反應(yīng)過程中的物相變化進(jìn)行了分析，通過掃描電鏡及透射電鏡對粉末的微觀形貌進(jìn)行了觀察；并運(yùn)用熱力學(xué)數(shù)據(jù)對溶液中反應(yīng)PH及離子濃度進(jìn)行了計(jì)算。研究了在YBCO前驅(qū)體粉體成相過程中煅燒溫度對物相和顆粒大小的影響，分析了分散劑對粉末微觀形貌的影響，探討了溶液 PH對反應(yīng)沉淀率的影響，優(yōu)化制備工藝參數(shù)。煅燒溫度為900℃時，粉末結(jié)晶度較好，但粉體顆粒不均，團(tuán)聚現(xiàn)象較嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，加入聚乙二醇分散劑，能夠有效的解決YBCO粉體的

3、團(tuán)聚現(xiàn)象。所制備的粉體顆粒均勻，平均尺寸約40nm。熱力學(xué)計(jì)算表明，當(dāng)草酸濃度為0.1mol/L時，溶液反應(yīng)的最佳PH為1.71-6.8，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有較好的吻合。分別采用熱壓法與冷等靜壓+燒結(jié)法制備了YBCO/Cu復(fù)合材料。采用阿基米德排水法測定了試樣的密度；采用MH-3型顯微硬度計(jì)測定復(fù)合材料的顯微硬度；使用D60K數(shù)字金屬電導(dǎo)率測量儀測定了材料導(dǎo)電率；使用真空摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了測試。利用掃描電鏡對復(fù)合材料的顯微

4、組織及摩擦磨損形貌進(jìn)行了觀察及能譜分析；利用高分辨率透射電鏡研究了材料的微觀結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)研究了工藝參數(shù)變量及YBCO摻雜量對復(fù)合材料顯微組織及性能的影響，分析了載荷和YBCO摻雜量對復(fù)合材料的磨損率、摩擦系數(shù)的影響，探討了其磨損機(jī)理。熱壓法制備YBCO/Cu復(fù)合材料與冷等靜壓法制備的復(fù)合材料相比，材料的組織分布較均勻，組織更加致密。當(dāng)YBCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％時，材料的綜合性能最佳。隨著載荷的增大，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)及磨損率呈現(xiàn)出先減小后增大