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    《西安理工大學》 2016年
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    原位反應制備TiB_2/Cu復合材料的組織及性能研究

    王晨  
    【摘要】:由于TiB2具有良好的機械性能和導電性能,將其與銅制備成TiB2/Cu復合材料已經展現出良好的工業應用前景。本課題分別采用Cu-Ti-B體系通過真空非自耗電弧熔煉法和熱壓法,采用Cu-Ti-B4C、Cu-TiH2-B體系通過熱壓法原位反應制備了TiB2/Cu復合材料。利用X射線衍射(XRD)對TiB2/Cu復合材料的物相組成進行分析,利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)對復合材料的微觀組織,增強相的形貌、尺寸和分布情況進行分析,并通過對不同TiB2含量的復合材料的硬度、導電率和致密度等性能的研究,得出以下結論:(1)對于Cu-Ti-B體系,通過電弧熔煉法成功制備出TiB2/Cu復合材料。在復合材料中,TiB2顆粒呈梅花狀團聚在一起,且分布極不均勻。TiB2顆粒尺寸為微米級。復合材料的硬度隨TiB2含量的增加而升高,導電率卻降低。將5wt.%TiB2/Cu復合材料再進行真空感應熔煉,導電率提高了73%,但是硬度有所降低;將5wt.%TiB2/Cu復合材料再進行冷變形加工,硬度和導電率分別提升了32%和59%。(2)對于Cu-Ti-B、Cu-Ti-B4C、Cu-TiH2-B三種體系,通過熱壓法成功制備出TiB2/Cu復合材料。TiB2含量較低的復合材料中,TiB2顆粒分布均勻彌散,而TiB2含量較高的復合材料中,TiB2顆粒團聚現象嚴重。TiB2顆粒呈六邊形,尺寸主要為納米級。Cu-Ti-B4C體系中有TiC顆粒生成,呈近球形,尺寸為納米級:Cu-TiH2-B體系中有少量TiB晶須生成,呈短棒狀,直徑約為100nm,長度為微米級。(3)對于熱壓法制備的TiB2/Cu復合材料,其硬度隨TiB2含量的增加而升高,導電率和致密度卻降低。與Cu-Ti-B體系和Cu-Ti-B4C體系相比,Cu-TiH2-B體系制備的TiB2/Cu復合材料的硬度和導電率均有所提高,同時致密度也維持在較高水平。(4)Cu-TiH2-B體系的反應機制為,TiH2在加熱脫氫過程中發生TiH2→TiH1.5→Ti相變;隨后Cu和TiH2分解后產生的Ti發生固態擴散反應,生成Cu3Ti金屬間化合物;最后Cu3Ti中的Ti原子與B發生反應,生成了TiB2顆粒和少量的TiB晶須。復合材料中作為基體的Cu也參與了整個原位反應的過程。Cu-Ti-B體系、Cu-Ti-B4C體系與Cu-TiH2-B體系的反應機制類似。
    【學位授予單位】:西安理工大學
    【學位級別】:碩士
    【學位授予年份】:2016
    【分類號】:TB33

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