碳化硅铜基复合材料制备及相关性能测试
2014-09-01张波蒋俊高学红简雨沛
张波+蒋俊+高学红+简雨沛
摘要本研究以稻壳制备的碳化硅晶须作为铜基体的增强相，制备碳化硅铜基复合材料。利用粉末冶金技术，通过铜粉、晶须混料、干燥和热压烧结制备出复合材料，并对其相关性能进行测定。
关键词碳化硅铜基复合材料相关性能测试
中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0022-01
以稻壳为原料制备的碳化硅晶须，是一种高强度须状的单晶体。其晶体结构比较完整，内部缺陷少，其强度和模量均接近理想晶体。因此，晶须常作为增强组分加到金属基体、陶瓷基体和高分子基体中起增强、增韧作用。本研究使用碳化硅晶须对铜进行强化。
1碳化硅铜基复合材料制备
1.1 混料
两相比重：铜粉97%，碳化硅3%（质量分数）。
将原料按照设计比例装入聚乙烯球磨罐中，以玛瑙球为球磨介质，加入叔丁醇溶液，在球磨机上球磨湿混1 h，使粉料混合均匀。
1.2 干燥
将混合料冷冻成固态，在干燥机上进行充分冷冻干燥。
1.3 热压烧结
在热压条件下，将混合均匀的原料粉末装入直径60 mm的石墨磨具内，然后在800℃，900℃，1000℃三个温度下分别进行热压烧结。
压力：27.7Mpa，时间：1 h。
2碳化硅铜基复合材料相关性能测试
2.1 体积密度和相对密度计算
烧结材料的相对密度是烧结材料的一个重要参数。
理论密度：
实际密度：排水法测密度。
步骤：
将样品处理干净，在电子天平上称量质量记作m。
在烧杯中注入一定量的水（保证样品能完全浸入水中，并且水不能溢出），称量此时烧杯和水的质量记作G1。
用细线将样品系好，将样品完全悬浮于水中，称量此时烧杯和水的质量记作G2。
根据阿基米德原理，样品所受浮力F=G2-G1。
由公式F=ρgV排，可得样品体积V=V排=
温度℃ 800 900 1000 纯铜
实际密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9
相对密度% 93.15 93.59 91.91
经计算，在900℃烧结的材料致密度最高。
2.2 显微组织观察
腐蚀剂：饱和氯化铁溶液+5%稀盐酸
抛光后样品直接进行金相观察，然后腐蚀后在进行金相观察，观察三个烧结温度下组织差别。
100×，800℃ 100×，900℃
100×，800℃
金相照片中，白色为铜基体组织，分散的黑色颗粒为碳化硅晶须，块状的黑色团装组织为聚集在一起的碳化硅晶须，但是从总体上看组织分布还是比较均匀的。右下图为扫描电子显微镜拍摄的照片，图中棒状即为碳化硅晶须。
2.3 显微维氏硬度测试
硬度仪：HXD-1000TM。
温度℃ 800 900 1000 纯铜
硬度值 82.961 82.343 84.989 68
三个温度下制的材料硬度都比纯铜提高了很多，说明在铜基体中加入的碳化硅晶须起到了强化的作用。
3实验总结
本研究以碳化硅晶须作为增强相，利用粉末冶金技术在800℃，900℃，1000℃三个不同的温度下进行热压烧结制备碳化硅铜基复合材料，并测定了三个不同烧结温度下材料的体积密度和相对密度，观察了显微组织，测定了硬度，与纯铜相比，其硬度值大大增高，说明碳化硅晶须起到了很好的增强作用。
参考文献
[1]王华彬，张学忠，韩才杰，等.[J].材料科学与工艺，2001，9（1）：62-67.
[2]张克宏，莫艳，朱凯培，等.[J].硅酸盐学报，1995，23（4）：373-378.
[3]潘金生，陈永华.晶须及其应用[J].复合材料学报，1995，12（4）：1-7.
[4]张金升，王美婷，许凤秀.先进陶瓷材料导论[M].化学工业出版社，2007：1-5.
[5]顾建成，吴建生，曹光宇，等.上海交通大学学报，200l，35（3）：397-401.
[6]靳治良，李胜利，李武.盐湖研究，2003，11（4）：57-66.
[7]陈东凡，田雅娟，周本廉.高分子材料科学与工程，2002，18（4）：1-5.
[8]韩欢庆，葛启录，陈玉萍，等.材料科学与工艺，1997，7（1）：30-32.
endprint
摘要本研究以稻壳制备的碳化硅晶须作为铜基体的增强相，制备碳化硅铜基复合材料。利用粉末冶金技术，通过铜粉、晶须混料、干燥和热压烧结制备出复合材料，并对其相关性能进行测定。
关键词碳化硅铜基复合材料相关性能测试
中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0022-01
以稻壳为原料制备的碳化硅晶须，是一种高强度须状的单晶体。其晶体结构比较完整，内部缺陷少，其强度和模量均接近理想晶体。因此，晶须常作为增强组分加到金属基体、陶瓷基体和高分子基体中起增强、增韧作用。本研究使用碳化硅晶须对铜进行强化。
1碳化硅铜基复合材料制备
1.1 混料
两相比重：铜粉97%，碳化硅3%（质量分数）。
将原料按照设计比例装入聚乙烯球磨罐中，以玛瑙球为球磨介质，加入叔丁醇溶液，在球磨机上球磨湿混1 h，使粉料混合均匀。
1.2 干燥
将混合料冷冻成固态，在干燥机上进行充分冷冻干燥。
1.3 热压烧结
在热压条件下，将混合均匀的原料粉末装入直径60 mm的石墨磨具内，然后在800℃，900℃，1000℃三个温度下分别进行热压烧结。
压力：27.7Mpa，时间：1 h。
2碳化硅铜基复合材料相关性能测试
2.1 体积密度和相对密度计算
烧结材料的相对密度是烧结材料的一个重要参数。
理论密度：
实际密度：排水法测密度。
步骤：
将样品处理干净，在电子天平上称量质量记作m。
在烧杯中注入一定量的水（保证样品能完全浸入水中，并且水不能溢出），称量此时烧杯和水的质量记作G1。
用细线将样品系好，将样品完全悬浮于水中，称量此时烧杯和水的质量记作G2。
根据阿基米德原理，样品所受浮力F=G2-G1。
由公式F=ρgV排，可得样品体积V=V排=
温度℃ 800 900 1000 纯铜
实际密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9
相对密度% 93.15 93.59 91.91
经计算，在900℃烧结的材料致密度最高。
2.2 显微组织观察
腐蚀剂：饱和氯化铁溶液+5%稀盐酸
抛光后样品直接进行金相观察，然后腐蚀后在进行金相观察，观察三个烧结温度下组织差别。
100×，800℃ 100×，900℃
100×，800℃
金相照片中，白色为铜基体组织，分散的黑色颗粒为碳化硅晶须，块状的黑色团装组织为聚集在一起的碳化硅晶须，但是从总体上看组织分布还是比较均匀的。右下图为扫描电子显微镜拍摄的照片，图中棒状即为碳化硅晶须。
2.3 显微维氏硬度测试
硬度仪：HXD-1000TM。
温度℃ 800 900 1000 纯铜
硬度值 82.961 82.343 84.989 68
三个温度下制的材料硬度都比纯铜提高了很多，说明在铜基体中加入的碳化硅晶须起到了强化的作用。
3实验总结
本研究以碳化硅晶须作为增强相，利用粉末冶金技术在800℃，900℃，1000℃三个不同的温度下进行热压烧结制备碳化硅铜基复合材料，并测定了三个不同烧结温度下材料的体积密度和相对密度，观察了显微组织，测定了硬度，与纯铜相比，其硬度值大大增高，说明碳化硅晶须起到了很好的增强作用。
参考文献
[1]王华彬，张学忠，韩才杰，等.[J].材料科学与工艺，2001，9（1）：62-67.
[2]张克宏，莫艳，朱凯培，等.[J].硅酸盐学报，1995，23（4）：373-378.
[3]潘金生，陈永华.晶须及其应用[J].复合材料学报，1995，12（4）：1-7.
[4]张金升，王美婷，许凤秀.先进陶瓷材料导论[M].化学工业出版社，2007：1-5.
[5]顾建成，吴建生，曹光宇，等.上海交通大学学报，200l，35（3）：397-401.
[6]靳治良，李胜利，李武.盐湖研究，2003，11（4）：57-66.
[7]陈东凡，田雅娟，周本廉.高分子材料科学与工程，2002，18（4）：1-5.
[8]韩欢庆，葛启录，陈玉萍，等.材料科学与工艺，1997，7（1）：30-32.
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摘要本研究以稻壳制备的碳化硅晶须作为铜基体的增强相，制备碳化硅铜基复合材料。利用粉末冶金技术，通过铜粉、晶须混料、干燥和热压烧结制备出复合材料，并对其相关性能进行测定。
关键词碳化硅铜基复合材料相关性能测试
中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0022-01
以稻壳为原料制备的碳化硅晶须，是一种高强度须状的单晶体。其晶体结构比较完整，内部缺陷少，其强度和模量均接近理想晶体。因此，晶须常作为增强组分加到金属基体、陶瓷基体和高分子基体中起增强、增韧作用。本研究使用碳化硅晶须对铜进行强化。
1碳化硅铜基复合材料制备
1.1 混料
两相比重：铜粉97%，碳化硅3%（质量分数）。
将原料按照设计比例装入聚乙烯球磨罐中，以玛瑙球为球磨介质，加入叔丁醇溶液，在球磨机上球磨湿混1 h，使粉料混合均匀。
1.2 干燥
将混合料冷冻成固态，在干燥机上进行充分冷冻干燥。
1.3 热压烧结
在热压条件下，将混合均匀的原料粉末装入直径60 mm的石墨磨具内，然后在800℃，900℃，1000℃三个温度下分别进行热压烧结。
压力：27.7Mpa，时间：1 h。
2碳化硅铜基复合材料相关性能测试
2.1 体积密度和相对密度计算
烧结材料的相对密度是烧结材料的一个重要参数。
理论密度：
实际密度：排水法测密度。
步骤：
将样品处理干净，在电子天平上称量质量记作m。
在烧杯中注入一定量的水（保证样品能完全浸入水中，并且水不能溢出），称量此时烧杯和水的质量记作G1。
用细线将样品系好，将样品完全悬浮于水中，称量此时烧杯和水的质量记作G2。
根据阿基米德原理，样品所受浮力F=G2-G1。
由公式F=ρgV排，可得样品体积V=V排=
温度℃ 800 900 1000 纯铜
实际密度g/㎝3 7.8864 7.9231 7.7807 8.9
相对密度% 93.15 93.59 91.91
经计算，在900℃烧结的材料致密度最高。
2.2 显微组织观察
腐蚀剂：饱和氯化铁溶液+5%稀盐酸
抛光后样品直接进行金相观察，然后腐蚀后在进行金相观察，观察三个烧结温度下组织差别。
100×，800℃ 100×，900℃
100×，800℃
金相照片中，白色为铜基体组织，分散的黑色颗粒为碳化硅晶须，块状的黑色团装组织为聚集在一起的碳化硅晶须，但是从总体上看组织分布还是比较均匀的。右下图为扫描电子显微镜拍摄的照片，图中棒状即为碳化硅晶须。
2.3 显微维氏硬度测试
硬度仪：HXD-1000TM。
温度℃ 800 900 1000 纯铜
硬度值 82.961 82.343 84.989 68
三个温度下制的材料硬度都比纯铜提高了很多，说明在铜基体中加入的碳化硅晶须起到了强化的作用。
3实验总结
本研究以碳化硅晶须作为增强相，利用粉末冶金技术在800℃，900℃，1000℃三个不同的温度下进行热压烧结制备碳化硅铜基复合材料，并测定了三个不同烧结温度下材料的体积密度和相对密度，观察了显微组织，测定了硬度，与纯铜相比，其硬度值大大增高，说明碳化硅晶须起到了很好的增强作用。
参考文献
[1]王华彬，张学忠，韩才杰，等.[J].材料科学与工艺，2001，9（1）：62-67.
[2]张克宏，莫艳，朱凯培，等.[J].硅酸盐学报，1995，23（4）：373-378.
[3]潘金生，陈永华.晶须及其应用[J].复合材料学报，1995，12（4）：1-7.
[4]张金升，王美婷，许凤秀.先进陶瓷材料导论[M].化学工业出版社，2007：1-5.
[5]顾建成，吴建生，曹光宇，等.上海交通大学学报，200l，35（3）：397-401.
[6]靳治良，李胜利，李武.盐湖研究，2003，11（4）：57-66.
[7]陈东凡，田雅娟，周本廉.高分子材料科学与工程，2002，18（4）：1-5.
[8]韩欢庆，葛启录，陈玉萍，等.材料科学与工艺，1997，7（1）：30-32.
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