陶瓷颗粒-碳纤维混杂增强铜-石墨基复合材料的组织与性能研究

摘要

本文探讨了在陶瓷(TiB<,2>)颗粒表面进行化学镀铜和在碳纤维表面电镀铜的基本原理和工艺方法。通过对传统镀液配方进行调整，只需在陶瓷颗粒表面去油和粗化而不进行敏化活化处理，就可直接进行化学镀铜。研究了温度、pH值、甲醛初始浓度以及装载量等因素对镀铜效果的影响，摸索得出化学镀温度在55～60℃，pH值12.5左右，甲醛初始浓度16 ml/L，装载量为4 g/L，化学镀时间为20～30min时，能在陶瓷颗粒表面获得光滑致密的镀铜层。 用粉末冶金法制备了TiB<,2>以及镀铜TiB<,2>和碳纤维混杂增强铜．石墨基复合材料的试样。研究TiB<,2>和碳纤维含量对该复合材料密度、电阻率、硬度和抗弯强度的影响。结果表明：随着导电陶瓷颗粒和碳纤维含量的增加，铜基复合材料的密度、硬度和抗弯强度均逐渐增加，电阻率逐渐减小；对比相同成分的镀铜TiB<,2>-Cf-铜-石墨基复合材料和TiB2-Cf-铜-石墨基复合材料，前者的密度、硬度和抗弯强度比后者高，导电性比后者好。 选取六组复合材料进行摩擦磨损实验，比较复合材料的机械磨损量可以看出：分别在TiB<,2>含量或碳纤维含量固定的情况下，试样磨损量随碳纤维或TiB2的加入呈曲线分布，在镀铜碳纤维或镀铜TiB<,2>含量为1％时最小：并且加入镀铜TiB<,2>的效果优于加入未镀铜TiB<,2>的试样；使用碳纤维和镀铜TiB<,2>混杂增强的效果优于单一增强的效果。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

第一章绪论

1.1复合材料的发展概况

1.2复合材料的命名及基本性能

1.3金属基复合材料简介

1.3.1金属基复合材料的主要性能

1.3.3铜基复合材料的研究进展

1.3.4纤维增强铜基复合材料的研究

1.3.5颗粒增强铜基复合材料的研究

1.4金属-石墨电刷材料简介

1.5本文的研究内容和目的

第二章陶瓷颗粒的化学镀铜研究

2.1化学镀的基本原理及应用

2.2 TiB2表面化学镀铜研究

2.2.1 TiB2的镀前处理

2.2.2本次实验的工艺路线

2.2.3 TiB2表面化学镀铜研究

2.2.4 TiB2镀铜之后的处理

2.3化学镀铜影响因素的研究

2.3.1化学镀铜试验分析

2.3.2镀前处理对镀覆效果的影响

2.3.3镀液成分及工艺的对镀覆效果的影响

2.3.4其它实验条件的影响

2.4 X-ray衍射结果分析

第三章碳纤维表面镀铜研究

3.1碳纤维电镀原理

3.1.1电镀铜的基本原理

3.1.2碳纤维电镀过程的具体操作原理：

3.2镀液成分和工艺条件的影响

3.3碳纤维电镀装置的设计

3.4碳纤维的后续加工

第四章陶瓷颗粒/碳纤维混杂增强铜-石墨基复合材料的制备及组织观察

4.1复合材料的制备

4.2铜基复合材料组织的观察

第五章复合材料物理及机械性能研究

5.1试样密度测试及结果分析讨论

5.1.1密度测量方法

5.1.2实验结果

5.1.3分析讨论

5.2电阻率的测试及结果分析讨论

5.2.1电阻率的测量方法

5.2.2实验结果

5.2.3分析讨论

5.3硬度的测试及结果分析讨论

5.3.1硬度测试方法

5.1.2实验结果

5.3.3分析讨论

5.4抗弯强度的测试及结果分析讨论

5.4.1抗弯强度的测试方法

5.4.2实验结果

5.4.3分析讨论

第六章陶瓷颗粒和碳纤维混杂增强铜-石墨基复合材料的机械磨损研究

6.1材料磨损实质

6.2摩擦磨损实验

6.2.1摩擦磨损实验方法

6.2.2摩擦磨损实验步骤

6.2.3摩擦磨损实验原理

6.3机械磨损实验

6.4磨损实验结果的分析讨论

第七章全文总结

参考文献

硕士期间发表论文