爆炸粉末烧结法制取WC/Cu复合材料

摘要

爆炸粉末烧结技术是将炸药爆炸产生的能量以激波的形式作用于粉末，使其在瞬间、高温、高压下发生烧结的一种材料加工技术，是爆炸加工领域的第三代研究对象。作为一种高能加工的新技术，爆炸粉末烧结具有烧结时间短，作用压力大等特征。 WC颗粒增强Cu基复合材料作为电阻焊电极材料，得到了广泛的开发及应用研究，其制备工艺主要采用传统的粉末冶金真空热压及冷压烧结法。本文将尝试采用爆炸粉末烧结法制备WC/Cu复合材料。 论文着重分析了爆炸粉末烧结中的多孔材料的冲击状态方程、宏观机理以及细观机理；对加载装置进行冲击波对粉末作用的分析。 在实验部分，采用单管对称滑移爆轰的方法，对WC/Cu粉末进行爆炸粉末烧结，期望将烧结品用作优良的电阻焊电极材料。我们改进了爆炸压实装置，经过前期的多次实验，消除了影响压实坯质量的各种不利因素。对粉末进行混粉、通氢还原、抽真空等一系列工艺处理，然后进行爆炸压实，最终得到了较好的爆炸压实坯。 建立WC/Cu混合粉末冲击状态方程，做出多孔材料的P-V关系图。对压实坯的宏观结构、微观结构以及材料性能进行检测分析，得出炸药爆速、药粉比、爆炸冲击能量等工艺参数对爆炸压实坯致密度的影响，寻找出最佳的工艺参数。 按照微电子技术发展所需指标，爆炸粉末烧结法所制得的WC/Cu复合材料，无论抗压强度、导电率还是抗高温软化温度都能够满足实际应用的需要。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1课题的研究现状

1.2本课题的提出及目的

1.3本课题研究的主要内容

2爆炸粉末烧结机理

2.1多孔材料冲击状态方程

2.1.1平面正冲击波的基本关系式

2.1.2冲击波的波速线和冲击绝热线

2.1.3粉末材料的冲击状态方程

2.2爆炸粉末烧结的宏观、细观机理

2.2.1爆炸粉末烧结的宏观机理研究概况

2.2.2爆炸粉末烧结的细观机理研究概况

2.3总结

3加载模型的分析计算及其参数控制

3.1爆炸粉末烧结加载装置概述

3.2平面飞板加载装置激波作用分析

3.3对称滑移爆轰柱面加载装置激波作用分析

3.4轴心激波的相互碰撞

3.4.1激波正规斜碰撞

3.4.2激波非正规斜碰撞

3.4.3马赫孔的形成分析

4卸载模型分析

4.1 Grüneisen方程出发的等熵方程

4.2 Murnaghan等熵方程及其流动

4.3粉末体等熵卸载理论分析

5爆炸粉末烧结法制取WC/Cu复合材料

5.1实验方法

5.1.1机械合金化法制取WC/Cu混合粉末

5.1.2装粉与预压

5.1.3通氢还原、密封装置

5.1.4炸药的特性及炸药填充参数的选择

5.1.5爆炸压实

5.1.6压实坯退火热处理

5.2实验结果及分析

5.2.1工艺参数对烧结坯致密度的影响

5.2.2烧结坯宏观及微观结构分析

5.2.3复合材料的性能

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢