Cu纳米粉的制备与SPS烧结及烧结块体的高压扭转研究

摘要

本文利用直流电弧等离子体蒸发法制备了纯Cu纳米粉，最佳工艺条件为：电流300 A、氢氩比1/1、气体总压0.07 MPa。利用XRD、SEM、TEM等方法对制备的纳米Cu粉进行分析，结果表明制备的纳米Cu粉是面心立方结构，颗粒粒径是25 nm，粒径分布均匀，TEM观察发现纳米Cu容易发生团聚现象。制备的纳米Cu颗粒发生晶格膨胀，原因是纳米粉的晶粒尺寸非常小使的系统的空位浓度显著增大，而且随着纳米粉体的晶粒尺寸减小晶格膨胀的严重。
　　研究了不同温度（400℃，500℃，600℃，700℃）下烧结Cu块体材料的性能和形貌特征。结果显示，烧结的Cu块体仍然是面心立方结构，随着烧结温度的升高，晶粒尺寸逐渐增大。用纳米压痕试验仪及维氏硬度计分别测试了不同温度下烧结块体的硬度，并通过拉伸试验测试了其拉伸强度及延展率，结合拉伸试验的形变断裂过程，阐述了纳米Cu块体形变和断裂机制。
　　对500℃烧结的纳米Cu块体进行高压扭转处理，研究高压扭转对纳米Cu烧结块体组织和性能的影响。XRD衍射结果显示，高压扭转以后样品没有发生相变，仍然是面心立方结构；经过变形后，晶粒细化，晶界变得模糊，硬度、密度以及位错密度不同程度的增大。位错密度的增加和晶粒尺寸的减小（晶界强化）是提高硬度的两个主要因素。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1选题背景

1.2纳米材料的微结构和重要特性

1.3纳米金属材料的力学性能的研究进展和成果

1.4纳米材料变形机制的研究进展和成果

1.5纳米块体材料的制备技术

1.6纳米粉体材料的制备技术

1.7纳米材料的主要发展方向

1.8本论文的主要研究内容

第2章 试验方法

2.1纳米Cu粉的制备

2.2烧结块体的制备

2.3高压扭转处理

2.4性能测试

第3章 纳米Cu粉体的表征

3.1纳米Cu粉体物相分析

3.2纳米Cu粉体的形貌表征

3.3本章小结

第4章 纳米Cu烧结块体的表征

4.1烧结块体的物相分析

4.2烧结块体的性能

4.3本章小结

第5章 高压扭转对纳米Cu烧结块体组织与性能的影响

5.1物相分析

5.2微观组织分析

5.3高压扭转后块体的性能

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢