钛酸铅颗粒增强铜基复合材料的性能研究

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1、硕士学位论文钛酸铅颗粒增强铜基复合材料的性能研究RESEARCHONTHEPROPERTIESOFPbTiO3PARTICLEREINFORCEDCOPPERMATRIXCOMPOSITES李东哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文钛酸铅颗粒增强铜基复合材料的性能研究硕士研究生：李东导师：王黎东副教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:T

2、B331U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonthePropertiesofPbTiO3ParticleReinforcedCopperMatrixCompositesCandidate：LiDongSupervisor：AssociateProf.WangLidongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：S

3、choolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文选择具有负膨胀性能的钛酸铅(PbTiO3，简写PT)陶瓷颗粒作为复合材料的增强体，选择具有高热导率的铜作为复合材料的基体，采用放电等离子烧结工艺制备了体积分数不同的钛酸铅颗粒增强铜基复合材料。利用物相及微观组织结构分析方法（XRD、SEM、TEM等）观察了复合

4、材料中增强体与基体的形貌、界面特征、增强体与基体中位错孪晶情况。采用热膨胀仪和热导率测试设备测试并分析了复合材料的热膨胀性能和导热能力。利用电子万能试验机测试了复合材料的压缩屈服强度；利用智能电阻测试仪测试了复合材料的电导率。物相和微观结构分析表明，放电等离子烧结制备的PbTiO3/Cu复合材料具有清晰光滑的界面形貌，而且看不到明显的界面反应，增强体与基体界面结合较弱。TEM观察结果证实烧结态的复合材料中有大量的位错、孪晶产生，表明复合材料中存在大量的热错配应力。复合材料的热膨胀系数与PT颗粒的体积分数成负相关性，即PT颗粒的

5、体积分数越大，复合材料的热膨胀系数越低。复合材料界面结合较弱且内部残余应力复杂，导致复合材料热膨胀系数不稳定，但是可以通过适当的热处理来提高热膨胀系数的稳定性。通过Zr掺杂可以降低钛酸铅的居里温度，PZT/Cu复合材料在较低温度就能产生窄而强烈的负膨胀行。增强体体积分数和分布情况明显影响复合材料的热导率。当增强体体积分数较高时，一方面增强体的低热导率导致整个复合材料的热导率降低，另一方面增强体体积分数较高时，复合材料中产生了更多的界面，界面阻碍热传导，从而进一步降低复合材料的热导率。复合材料的压缩屈服强度对增强体与基体界面状态

6、和增强体分布均匀性较敏感。复合材料的电导率与增强体体积分数成负相关，且热循环会改善复合材料的电导率。关键词：钛酸铅；铜基复合材料；热膨胀；热导率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractLeadtitanateceramicparticleswhichhavenegativethermalexpansionpropertiesarechoosenasthereinforcementandcopperwhichhavehighheatconductivityarechoosenasmatrixofcomposites.

7、DifferentvolumefractionofleadtitanateparticlesreinforcedcoppermatrixcompositesarepreparedbySparkPlasmaSintering.Usingthemethodsofmicrostructureanalysis(XRD,SEM,TEM,etc.)toobservethemorphologyofreinforcementandmatrixincomposites,interfacialcharacteristics,dislocation

8、sandtwins.Usingthermalexpansioninstrumentandthermalconductivityequipmenttotestandanalysethethermalexpansionandthermalconductiveabilityofth