互穿型SiO2/Al2O3陶瓷-铜复合材料的初步研究

摘要

随着当今世界科学技术与工程的进步,像电子电工、航空航天、高铁等行业的技术水平,元器件的集成度和产品系统化的成熟度都在迅猛发展,对传统电子封装、耐磨损材料等提出愈来愈高的要求。综合两者优点的陶瓷-金属复合材料受到研究者的青睐,因为其具有良好的力学、电学、热学等综合性能。同时,陶瓷-金属复合材料在诸如结构材料和功能材料等领域也都得到高度关注和广泛的研究应用。本文首先研究了Al2O3包覆SiO2复合粉体的制备和性质,其次以它为骨料制备了三维多孔陶瓷骨架,最后对其浸渍Cu合金得到互穿型网络陶瓷金属复合材料。　　采用溶胶-凝胶法制备了硅溶胶,使用喷雾干燥法获得了近球形的SiO2粉体。用非均匀沉淀法在SiO2颗粒表面包覆Al(OH)3,并在900℃煅烧形成Al2O3包覆SiO2复合粉体。用电位仪、粒度仪、差热分析仪对所制备的SiO2/Al2O3复合粉体进行了表征和分析,结果表明复合粉体的Zeta电位随着pH的增大,绝对值越大,在pH大于8后,变化不再明显;900℃,3h煅烧后复合粉体的平均粒径d(0.5)=7.615μm,且粒径呈正态分布。TG-DTA分析表明在80℃~120℃间出现吸热峰为失水反应,200℃~300℃出现放热峰为有机物的分解。　　配置不同pH条件下浓度分别为50％,60%,70%的SiO2/Al2O3浆料,采用颗粒自然堆积流延成型法制备多孔陶瓷预制体,分别在1000℃、1100℃、1200℃、1300℃条件下进行烧结保温2 h。用SEM,XRD对SiO2/Al2O3多孔陶瓷进行了表征和分析,并采用浸泡介质法测定不同制备条件下样品的孔隙率。探讨了孔隙率和浆料浓度、烧结温度、保温时间的关系。SiO2/Al2O3陶瓷理论密度为2.46 g/cm3,在pH=8,浓度为60%,1200℃保温2 h条件下烧结出孔隙率为28.79%的多孔陶瓷。　　采用无压浸渍法在1000℃、1100℃、1200℃对SiO2/Al2O3多孔陶瓷骨架熔渍Cu合金。通过XRD,FE-SEM对陶瓷金属复合材料的结构和形貌进行了分析,并探讨了其浸渍动力学。发现对骨架采用预浸渍,提高熔渗温度,有利于Cu合金熔渍。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 多孔陶瓷的制备及应用

1.3 SiO2/Al2O3复合材料

1.4铜合金体系

1.5三维网络陶瓷金属材料

1.6 研究内容、目的及意义

第二章 实验过程

2.1 实验原料及设备

2.2实验流程

2.3样品测试与表征方法

第三章 SiO2/Al2O3复合粉体的制备与表征

3.1粉体制备

3.2 Zeta电位分析

3.3粒度分析

3.4 DTA差热分析

3.5 本章小结

第四章 SiO2/Al2O3多孔陶瓷骨架的制备与表征

4.1 制备多孔陶瓷

4.2 Al2O3/SiO2陶瓷理论密度的计算

4.3孔隙率和收缩率的测定

4.4 结果与分析

4.5 本章小结

第五章 SiO2/Al2O3-Cu复合材料的制备及浸渍动力学分析

5.1样品制备

5.2结果分析

5.3 浸渍动力学分析

5.4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1全文总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间学术成果