不同成分比钨铜复合材料致密化工艺的研究

论文摘要

W-Cu复合材料具有优异的热电性能、高强度和高硬度,近年来在电工材料、电子、军工和航天等领域有着广泛的应用。随着电子工业的进一步发展,对高性能的钨铜复合材料的需求越来越迫切。但是W与Cu之间互不相溶,采用传统加工工艺难以得到高致密度的钨铜复合材料。因此,本文研究了通过机械球磨、液相烧结和塑性变形致密化工艺相结合的方法来制备高性能的钨铜复合材料。本课题采用机械球磨-冷压制坯-液相烧结-热挤压-二次挤压/热轧制的工艺,对不同铜含量的钨铜复合材料（W-20wt.%Cu、W-30wt.%Cu、W-40wt.%Cu和W-50wt.%Cu）进行了研究,最终制备出致密度高、组织细小、性能优异的W-Cu复合材料。首先由W、Cu单质粉末通过机械混粉、短时间低转速的机械球磨和冷压制坯工艺得到冷压坯。之后进行液相烧结和一次挤压致密化工艺实验,并分别对烧结及挤压后材料进行导电率和硬度等组织性能的分析,同时分析铜含量对坯料性能的影响。接着对一次挤压后坯料进行二次挤压和热轧制实验,研究二次塑性变形致密化工艺对W-Cu复合材料性能的影响。最后对采取不同成形工艺得到的坯料进行热处理,以进一步改善其综合性能。本文研究结果表明,对于高铜含量的坯料,铜颗粒的变形明显;对于低铜含量的坯料,钨颗粒的变形明显;在经过一次挤压和二次挤压工艺之后,钨铜材料不仅接近完全致密,而且硬度以及导电性能都有明显提高;经过挤压和轧制的钨铜材料不仅具备较高硬度及导电性,而且能使坯料顺利加工成实际工程应用中所需要的棒料和板料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 钨铜材料的应用概述
• 1.2 钨铜复合材料的制备工艺
• 1.2.1 传统制备工艺
• 1.2.2 新型制备工艺
• 1.3 钨铜复合材料研究的新进展
• 1.3.1 具有纳米结构的钨铜合金
• 1.3.2 变形加工的钨铜合金
• 1.4 钨铜合金的变形致密工艺
• 1.4.1 等静压工艺
• 1.4.2 静液挤压工艺
• 1.5 本课题的主要内容
• 1.5.1 课题来源及研究目的和意义
• 1.5.2 课题的研究内容
• 1.5.3 课题的研究方案
• 第2章 机械球磨和冷压制坯工艺研究
• 2.1 引言
• 2.2 机械球磨参数确定及钨铜复合粉末的制备
• 2.2.1 混粉和球磨
• 2.2.2 球磨时间对钨铜粉末参数的影响
• 2.3 冷压制坯工艺的研究
• 2.3.1 压制压力对冷压坯密度的影响
• 2.3.2 加压速度和保压时间对冷压坯密度的影响
• 2.3.3 粉末性能对冷压坯密度的影响
• 2.3.4 铜含量对冷压坯密度的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 钨铜复合粉末烧结和挤压致密工艺的研究
• 3.1 引言
• 3.2 液相烧结工艺的研究
• 3.2.1 液相烧结工艺
• 3.2.2 复合粉末烧结的基本过程
• 3.2.3 烧结温度对烧结性能的影响
• 3.2.4 铜含量对烧结后成分和致密度的影响
• 3.3 一次挤压工艺实验过程的研究
• 3.3.1 本实验挤压工艺的基本参数
• 3.3.2 一次挤压实验过程及预期结果分析
• 3.4 一次挤压工艺对坯料组织和性能的影响
• 3.4.1 一次挤压工艺对坯料致密度的影响
• 3.4.2 一次挤压工艺对坯料组织结构的影响
• 3.4.3 一次挤压工艺对钨铜合金性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 二次挤压和轧制工艺
• 4.1 二次挤压工艺实验过程的研究
• 4.1.1 二次挤压工艺对钨铜合金致密度的影响
• 4.1.2 二次挤压工艺对钨铜合金组织的影响
• 4.1.3 二次挤压工艺对钨铜合金性能的影响
• 4.2 轧制工艺实验过程的研究
• 4.2.1 金属在变形区的流动规律
• 4.2.2 轧制参数的分析
• 4.2.3 轧制变形的研究
• 4.2.4 轧制工艺对坯料致密度的影响
• 4.2.5 轧制工艺对坯料组织的影响
• 4.2.6 轧制工艺对坯料性能的影响
• 4.3 热处理工艺对坯料性能的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢