AlN和Al_2O_3纳米颗粒增强铜基复合材料
TiN,AlN／Al2O3复合陶瓷材料的研究
ＴＮ， ２ 粉 末 为原料 ， 行机 械混 合 ， ｉ Ａｌ Ｏ３ 进 热压烧 结【 。 ６ 例 如 ：李景 国等 人就 以纳 米 ＴＮ 和 ６Ａ ２ ３ 体为 原 ｉ ｔｌ 粉 ． Ｏ
料 热压制 备 了 ＴＮ． ２ ３ ｉ Ａｌ 纳米 复合 陶瓷 。 是这种 工 Ｏ 】但
ＴＮ Ａ Ｎ Ａ ２ 复合 陶瓷材料 的研 究 ｉ， Ｉ／ Ｉ Ｏ３
李爱 菊，孙 康 宁 ，龚红 宇 ，范 润华
（ 山东 大 学 材 料液 态 结 构 及 其 遗 传 性教 育 部 重 点 实验 室 工程 陶瓷 山东 省 重 点 实验 室 ， 山东 济南 ２ ０ ６ ） ５０１
摘 要 ：综 述 了 ＴＮ／ Ｉ ３ＡＮ／ Ｉ ３ ｉ Ａ ２ ， Ｉ Ａ ２ 以及 （ ，Ｉ ／ Ｉ ３ ０ ０ Ｔ ＡＮ） ２ 复合 材 料 的研 究 现 状 。并指 出颗 粒 增 韧 是 复 相 陶 瓷 材料 增 韧 Ａ Ｏ 最 简 单 的方 式 之 一 ，其 中纳 米 复合 、纳 微 米 复合 、 多相 复合 是 实现 颗 粒 增 韧 的有 效途 径 。 在 复 相 陶 瓷 的 制 备 中 ， 原位 反 应 烧 结 是很 有 希 望 的技 术 ，可 以直 接 在 基 体 中 生成 弥 散 分 布 的 超 细第 二 相 颗 粒 ，而使 复合 材 料 的性 能 大 幅度 提 高 。 关 键 词 ： 氧 化铝 ；氮 化 钛 ；氮 化铝 ； 复合 材 料 ； 原位 反 应 烧 结 中图 法 分 类号 ：Ｔ ３ ２ Ｂ ３ 文 献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １ｏ －８Ｘ（０７Ｓ －６４０ ｏ ２１５ ２ ０ ） １ ０ －４ ０
１ ＴＮ／ ２ 复合 陶瓷 的研 究 ｉ Ａｌ ｏ３
多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理
多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料的制备及其强韧化机理摘要：随着材料科学技术的不断发展，铝基复合材料受到了广泛关注。
本文以铝为基体，采用多尺度双结构Al3Ti颗粒增强技术制备了铝基复合材料，并研究了其强韧化机理。
通过SEM、TEM、XRD等手段对制备材料的微观结构进行了表征，并对其力学性能进行了测试。
结果显示，多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性，具备广阔的应用前景。
关键词：复合材料；Al3Ti颗粒；多尺度结构；强韧化机理1. 引言铝及其合金是重要的结构材料，在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有广泛应用。
然而，纯铝的力学性能有限，不适合于高强度和高刚度的要求。
为了提高铝材料的力学性能，研究人员提出了多种增强方法，其中包括颗粒增强、纤维增强等。
2. 实验方法本实验所使用的原料包括纯铝粉、TiH2粉末和纳米Al3Ti颗粒。
首先，将纯铝粉和TiH2粉末按一定比例混合，并在氩气保护下进行球磨。
然后将球磨后的混合粉末与纳米Al3Ti颗粒进行干法混合，并在精细球磨机中继续球磨。
最后，将球磨后的混合粉末放入真空感应熔炼炉中，在熔炼温度下进行熔炼，得到Al3Ti颗粒分散均匀的铝基复合材料。
3. 结果与讨论通过SEM和TEM观察，发现制备的铝基复合材料中Al3Ti颗粒分布均匀，呈现多尺度双结构。
XRD分析结果显示，Al3Ti颗粒的晶体结构与单晶体相同。
力学性能测试表明，多尺度双结构Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有优异的强度和韧性。
其强韧化机理主要包括以下几个方面：3.1 Al3Ti颗粒的强化效应Al3Ti颗粒在铝基复合材料中具有很高的强化效应。
其颗粒形态可以有效阻碍晶体的滑移和蠕化，提高材料的塑性变形能力。
3.2 多尺度结构的协同效应本实验中采用了多尺度结构的Al3Ti颗粒增强技术，通过控制颗粒大小和分布范围，能够有效提高材料的综合力学性能。
双粒度AlN颗粒增强环氧树脂基复合材料导热性能数值模拟
１ ＡＮＳ ＹＳ导 热 模 拟 建 模 思路
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｔ ｈｅ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ａ ｎ ｄｏ ｍ— ａ ｒ ｒ ａ ｎｇ ｅ ｄ Ａ１ Ｎ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ— ｉ ｆ ｌ ｌ ｅ ｄ ｅ ｐ ｏ ｘ ｙ ｃ ｏ ｍｐｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗａ ｓ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｕｓ ｉ ｎ ｇ ＡＮＳ ＹＳ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ． Ｔ ｈｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｉ ｆ ｌ ｌ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎｔ ａ ｎｄ ｓ ｉ ｚ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗａ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄｉ ｅ ｄ ａ ｓ ｗｅ ｌ １ ．Ｉ ｔ ｗａ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ａ ｇ ｒ ｅ ｅ ｗｅ ｌ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ ｏ ｎ ｅ ． Ｆｉ ｎａ ｌ ｌ ｙ． ｔ ｈ ｅ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｉｌ ｆ ｌ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｂ ｏ ｔ ｈ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ
ＷＥ Ｉ Ｙｏ ｎ ｇ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｗ ＡＮＧ Ｔ ａ ｏ ，Ｚ ＨＵ Ｙａ 。 ｌ ｉ ｎ， Ｃ ＨＥ ＮＧ Ｗｅ ｎ — ｃ ｈ ａ ｎ ｇ
纳米氮化硼增强金属基复合材料的研究进展
第14卷 第9期 精 密 成 形 工 程收稿日期：2022–05–11基金项目：国家自然科学基金（52105259）；中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室开放课题（2020K06）；江苏大学优秀青年人才基金（19JDG021，18JDG030）；江苏省研究生科研与实践创新计划（KYCX21_3328）；江苏省高校自然科学基金（19KJB460012）；江苏省博士后基金（2021K389C ） 作者简介：刘振强（1996—），男，博士生，主要研究方向为金属基复合材料。
刘振强，王匀，李瑞涛，何培瑜，刘宏，刘为力（江苏大学 机械工程学院，江苏 镇江 212013）摘要：在金属中添加陶瓷增强相是调控和改善金属材料结构和性能的重要途径。
传统硬质陶瓷增强相难以满足金属材料日益严苛的应用需求。
以氮化硼纳米片（boron nitride nanosheet ，BNNS ）和氮化硼纳米管（boron nitride nanotube ，BNNT ）为代表的纳米氮化硼具有极大的比表面积和优异的力学性能、热稳定性、化学稳定性等，是制备性能优异的金属基复合材料的理想增强相。
系统总结了纳米氮化硼的种类和特征，综述了纳米氮化硼增强金属基复合材料的制备方法，归纳了纳米氮化硼增强Cu 、Al 、Ti 复合材料的研究成果，总结了纳米氮化硼/金属复合材料的力学和摩擦学性能，并揭示了复合材料性能改善的机理。
最后，展望了纳米氮化硼/金属复合材料的发展趋势。
关键词：纳米氮化硼；金属基复合材料；力学性能；摩擦学性能DOI ：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.09.017中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)09-0119-12Research Progress of Nano-boron Nitride Reinforced Metal Matrix CompositesLIU Zhen-qiang , WANG Yun , LI Rui-tao , HE Pei-yu , LIU Hong , LIU Wei-li(School of Mechanical Engineering, Jiangsu University, Jiangsu Zhenjiang 212013, China)ABSTRACT: The introduction of ceramic fillers into metal is an effective way to optimize the microstructure and enhance the properties of metal. Traditional hard ceramic reinforcements are difficult to meet the rising application requirements of metal materials. Nano-boron nitrides such as boron nitride nanosheet (BNNS) and boron nitride nanotube (BNNT) are ideal fillers for high-performance MMCs due to the large specific surface areas and excellent mechanical, chemical and thermal properties. The types and performance of nano-boron nitrides were systematically reviewed. The preparation method of nano-boron nitride re-inforced metal matrix composites was introduced. The research works that led to the advances in nano-boron nitride reinforced Cu, Al, and Ti matrix composites were summarized. The mechanical and wear properties of nano-boron nitride/metal composites were concluded, and the mechanisms improving performance of composites were also revealed. Finally, the promising outlook of nano-boron nitride/metal composites is prospected.KEY WORDS: nano-boron nitride; metal matrix composite; mechanical properties; wear properties航空航天、深海舰船、汽车交通、核电、化工、能源等领域的迅猛发展使金属基复合材料的服役条件日趋复杂和苛刻。
铜基复合材料
纳米材料增强铜基复合材料的制备技术和最新研究动态及发展趋势摘要:纳米颗粒增强铜基复合材料具有独特的结构特征、优异的力学性能, 与纯铜近似的导电、导热性能, 是一种有着广泛应用领域的功能材料。
论述了碳纳米管增强铜基复合材料的制备方法以及制备工艺对复合材料性能的影响, 并对将来材料的研究方向进行了展望。
关键词:纳米颗粒铜基复合材料增强相引言铜及铜合金具有优异的导电、导热性能, 优良的耐蚀性能和工艺性能等特点, 在电子、电力等工业部门有广泛的用途, 但铜及铜合金的强度低, 耐磨性差,高温下较易软化变形, 使其应用受到了很大限制。
因此, 如何在保持铜及铜合金优异性能的前提下, 使强度大幅度地提高已成为铜基复合材料研究开发的主要任务。
颗粒增强就是将所需增强的颗粒分布在铜基体中, 使铜基复合材料的综合性能得到改善, 增强颗粒是位错线运动的障碍, 位错线需要较大的应力才能克服阻碍向前移动, 实现颗粒增强相与铜基体的优势互补, 从而提高铜基复合材料的性能, 使材料的强度、耐磨性及高温下的性能大大提高, 同时, 颗粒只占基体的极小的体积分数, 因而不致影响铜基体固有的物理化学性质, 故材料的导电性、导热性又没有明显降低。
但是外加的增强颗粒较粗大, 容易在基体中发生偏聚, 热力学上也不稳定, 而纳米颗粒具有小的尺寸效应、表面效应、量力尺寸效应和宏观量子隧道效应等特性, 呈现出许多奇异的物理、化学性质, 实验表明, 在增强一定的相体积情况下, 颗粒越细, 颗粒数越多, 粒子间距也越小, 材料性能改善得越好。
1 纳米颗粒增强相的类型及选用原则目前为止, 所采用的纳米颗粒增强相的类型很多, 有各种陶瓷、玻璃、金刚石、石墨等, 按照形态分类主要有纳米纤维和纳米颗粒。
各种纳米颗粒增强相见表1。
2 碳纳米管增强铜基复合材料碳纳米管（carbon nanotubes，CNTs）是一种中空结构的一维纳米材料，具有密度小、强度大、比表面积大、导电和导热性能优良、热膨胀系数低及耐强酸强碱等特性。
功率器件热界面材料研究进展
随着功率器件向微型化、集成化快速发展，其产生的功率密度随之显著增加，对散热技术也提出了更高的要求。
热界面材料用于填充固体界面间的气体空隙，减小界面接触热阻，因而在功率器件热管理中发挥着重要的作用。
本文综述了近年来国内外热界面材料的研究进展，包括单一基体的热界面材料、聚合物基复合热界面材料和金属基热界面材料等，讨论了各类界面材料的强化换热效果及机理。
总结了热界面材料发展过程中面临的问题，并展望未来的研究方向。
随着第三代半导体和微电子集成技术的快速发展，功率器件及其设备，如相控阵雷达、大功率 LED、高性能数据中心、智能手机、医疗设备等体现出性能高、体积小、集成度高的发展特点。
但高密度的封装使功率器件内部热流密度大幅升高，局部发热功率增大，对器件的性能和寿命造成严重影响，因而需要通过散热器将这部分热量及时导出。
由于固体表面粗糙度的影响，芯片与散热器、封装外壳与散热器之间会存在大量充满空气的间隙，而空气的导热系数只有 0.01～0.04 W·m−1·K−1，大大降低了导热效率，因此需要填充具有高热导率的热界面材料来构造有效的导热通路。
本文通过综述热界面材料的研究现状，分析不同种类热界面材料的导热机理和影响因素，最后展望热界面材料未来的发展方向。
1功率芯片的散热方式分为直接式和间接式，如图 1 所示。
直接式是通过热沉直接将芯片所产生的热量与外部环境进行热交换；间接式先将芯片的热量传递到封装外壳，由外壳将热量传递至热沉，再与外界进行热量交换。
在功率器件与散热器直接接触时，由于固体表面不是绝对光滑的，二者的实际接触面积仅为表观接触面积的 1%～2%，界面之间存在大量的间隙，而这些间隙会被导热率极低的空气填充，增加了界面热阻。
图 1 芯片的两种散热方式 (箭头为主要热流方向)热界面材料 (Thermal Interface Materials, TIM) 是一种用于填充固体材料间气体空隙的材料，如图 2 所示，可以提高界面导热系数，优化功率器件热管理性能，从而提升功率器件可靠性，延长使用寿命。
弥散强化铜基复合材料的现状与发展[1]
![弥散强化铜基复合材料的现状与发展[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/8951f5c5d5bbfd0a79567398.png)
! 56 ! 综述
# 安塞尔一勒尼尔机理。安塞尔等对弥散强 化合金的屈服提出了另一个位错模型, 把由于位 错塞积引起的弥散第二相粒子断裂作为屈服的判
3 弥散强化铜的性能分析 3. 1 物理、机械性能
弥散强化铜与纯铜相比表现出优良的耐高温
据, 即当粒子上的切应力等于弥散粒子的断裂应 特性, 表 1、2 列出了美国 SCM 公司生产的 Glid
梅山科技
2009 年第 1 期
弥散强化铜基复合材料的现状与发展
宣守蓉 范鲁海 ( 梅山钢铁公司技术中心 南京 210039)
摘 要: 弥散强化铜基复合材料具有高温强度、高导电、导热的特性, 具有不可替代的作 用。以氧化铝弥散强化铜复合材料为例, 综述其制备工艺、性能分析、强化机理及应用领域, 并 预示了其在冶金企业应用的美好前景。
用粉末冶金法制备弥散强化复合材料的基本 原理是利用固态金属粉末和增强材料在一定温度 和压力下, 金属在增强材料周围被迫流动、扩散, 从而粘接在一起。粉末冶金法的主要工艺过程包 括: 制取复合粉末、复合粉末成型、复合粉末烧结。 这种方法用于制备颗粒弥散强化铜基体材料, 工
艺成熟, 材料性能也比较好。与内氧化法繁杂的 工艺、较多的影响因素相比, 该工艺过程简单, 易 于控制。最关键的是用粉末冶金法可以按要求制 备指定粒径和含量的弥散强化复合材料。粉末冶 金法常与精整、浸油、机加工、热处理以及轧制、热 锻等制造工艺紧密结合。 1. 3 内氧化法
Al_2O_3弥散强化铜基复合材料的研究现状与进展_国秀花
较高的 N O 较低 N Al D O D Al 一定温度下的时间
一定的 N O、温 度 和氧分压下的 N O、D O 、D Al 最高内氧化速度
温度、氧分压和铝含 量、微观结构
原材料规格
由文献[ 18, 19] 可知, 温度 T 和 CuO、Cu2O、 A l2O 3 形成或分解的临界氧分压 P O ( Pa) 之间的
使弥散强化铜综合 性能有了大幅 度提高。1973 铜加工厂技术研究中心、沈阳有色金属加工厂等
第 21 卷第 4 期
国秀花等 : Al2 O3 弥散强化铜基复合材料的研究现状与进展
43
高校和科研单位在进行这种材料的研究, 但大部 分仍处于试验阶段。
内氧化法制备 Al2O3 弥散强化铜基复合材料 的常用生产工艺如图 3 所示:
学性质极为稳定, 使 Al2O3 弥散强化铜基复合材 A l2O 3 弥散强化铜基复合材料的条件见表 1。
料具有很好的热力学稳定性。内氧化法是目前规
选择 Cu-Al 合金进行内氧化, 很好地满足了
模化生产 Al2O3 弥散强化铜基复合材料的最佳方 法[ 12, 14~ 16] 。
上述条件, 为 A l2O3 弥散强化铜基复合材料的制 备提供了最基本的前提条件。
复合电沉积是近 20 年来发展起来的制备金属 基复合材料的新方法。它是将镀液中的 A l2O3 颗 粒与基体金属 Cu 共沉积到阴极表面形成复合镀 层, 工艺路线如图 1 所示。该法不需要高温高压等 条件, 制备工艺简单、成本低、成分可控性好。但颗
收稿日期: 2006- 01- 17 基金项目: 河南省重点科技攻关项目( 0523021500) ; 洛阳市重点 科技攻关 项目; 河 南科技大 学重大预 研科学 研究基金 资
2025届浙江省春晖中学高二化学第二学期期末学业水平测试试题含解析
2025届浙江省春晖中学高二化学第二学期期末学业水平测试试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。
考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题(共包括22个小题。
每小题均只有一个符合题意的选项）1、下列实验能达到预期目的的是A ．将蔗糖和稀24H SO 加热水解后的液体取出少许，加入新制2Cu(OH)悬浊液并加热煮沸，无红色沉淀生成，证明蔗糖未发生水解生成葡萄糖B ．蛋白质溶液中加入酒精可以使蛋白质从溶液中析出，再加水又能溶解C ．可以采用多次盐析或多次渗析的方法分离、提纯蛋白质D ．向淀粉溶液中加入稀24H SO ，水浴加热一段时间后，取出部分水解液滴加碘水，若溶液变蓝，证明淀粉未发生水解2、下列与有机物结构、性质相关的叙述错误的是 （ ）A ．苯酚分子中含有羟基，不与NaHCO 3溶液反应生成CO 2B ．溴乙烷含溴原子，在氢氧化钠的乙醇溶液共热下发生取代反应C ．甲烷和氯气反应生成一氯甲烷，与苯和硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同D ．苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键3、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为A ．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH 3中的N 为sp 2型杂化，而CH 4中的C 是sp 3型杂化B ．NH 3分子中N 原子形成3个杂化轨道，CH 4分子中C 原子形成4个杂化轨道C ．NH 3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D ．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子4、浓度为2 mol·L －1的盐酸V L ，欲使其浓度变为4 mol·L －1，以下列出的方法中可行的是( )A ．通入标准状况下的HCl 气体44.8 LB ．将溶液加热蒸发浓缩至0.5V LC ．蒸发掉0.5V L 水D ．加入10 mol·L －1盐酸0.6V L ，再将溶液稀释至2V L5、将Fe 、Cu 、Fe 2＋、Fe 3＋和Cu 2＋盛于同一容器中充分反应，反应后Fe 有剩余，则容器中其它存在的单质或离子只能是A．Cu、Fe3＋B．Fe2＋、Fe3＋C．Cu、Cu2＋D．Cu、Fe2＋6、CPAE是蜂胶的主要活性成分，也可由咖啡酸合成，下列说法不正确的是（）A．1mol CPAE与足量的溴水反应，最多消耗4mol Br2B．咖啡酸可发生聚合反应，而且其分子中含有3种官能团C．与苯乙醇互为同分异构体的酚类物质共有9种D．可用金属Na检测上述反应是否残留苯乙醇7、下列物质中既能跟稀H2SO4反应, 又能跟氢氧化钠溶液反应的是①NaHCO3 ②Al2O3③Al(OH)3④Al ⑤(NH4)2CO3A．③④B．②③④C．①③④D．全部8、化学与生活、社会发展息息相关，下列有关说法不正确的是（）A．“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁”，屠呦呦对青蒿素的提取属于化学变化B．“霾尘积聚难见路人”，雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应C．“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”，该过程发生了置换反应D．向豆浆中加入盐卤可制作豆腐，利用了胶体聚沉的性质9、下列关于微粒间作用力与晶体的说法正确的是（）A．某晶体固态不导电水溶液能导电，说明该晶体是离子晶体B．冰是分子晶体，受热分解的过程中只需克服分子间的作用力C．F2、Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高，是因为分子间作用力逐渐增大D．化学键的断裂与形成一定伴随着电子的转移和能量变化10、下列说法中正确的是( )A．1s22s12p1表示的是激发态原子的核外电子排布B．3p2表示3p能级有两个轨道C．同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小D．同一原子中,2p、3p、4p能级中的轨道数依次增多11、已知CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H= +206kJ / molCH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g) △H= +247kJ / molC —H 键的键能约为413 kJ / mol, O —H 键的键能约为463 kJ / mol ，H —H 键的键能约为436 kJ / mol ，则CO 2中C=O 键的键能约为A ．797.5 kJ / molB ．900.5 kJ / molC ．962.5 kJ / molD ．1595 kJ / mol12、已知异丙苯的结构简式如下，下列说法错误的是A ．异丙苯的分子式为C 9H 12B ．异丙苯中碳原子可能都处于同一平面C ．异丙苯的沸点比苯高D ．异丙苯的和苯为同系物13、对于苯乙烯( )，下列叙述完全正确的是( )①能使酸性 KMnO 4溶液褪色；②可发生加聚反应；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤苯环能与溴水发生取代反应；⑥可与 H 2 发生加成反应，最多需要4molH 2A ．①②③B ．①②④⑥C ．①②④⑤⑥D ．①②③④⑤⑥14、工业上生产MnO 2和Zn 的主要反应有：①MnO 2+ZnS+2H 2SO 4=MnSO 4+ZnSO 4+S+2H 2O②MnSO 4+ZnSO 4+2H 2O MnO 2+Zn+2H 2SO 4下列说法不正确的是 （ ）A ．①中MnO 2和H 2SO 4都是氧化剂B ．①中析出16gS 时转移1 mol 电子C ．②中MnSO 4发生氧化反应D ．硫酸在该生产中可循环利用15、下列实验操作能达到实验目的的是( )A ．用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物B ．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NOC ．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D ．将Cl 2与HCl 混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl 216、下列有关说法正确的是（ ）A ．乙醇、乙二醇、丙三醇互为同系物B ．1mol 甲基()3CH -所含的电子数约为10×6.02×2310C ．14g 分子式为n 2n C H 的链烃中含有的C ＝C 的数目一定为A1nN D ．同分异构体间具有完全相同的物理性质和化学性质17、分类法是学习化学常用的方法。
碳化硅颗粒增强铝基复合材料颗粒表面改性技术研究现状
精密成形工程第15卷第12期表面改性技术研究现状甘国强1，韩震2，鲍建华1，WOLFGANG Pantleon3（1.合肥工业大学材料科学与工程学院，合肥 230009；2.中国兵器科学研究院宁波分院，浙江宁波 315000；3.丹麦技术大学，哥本哈根 2800）摘要：SiC颗粒增强铝基复合材料因具有高的比强度、比刚度、耐磨性及较好的高温稳定性而被广泛应用于航空航天、电子、医疗等领域，但由于SiC颗粒高熔点、高硬度的特点以及SiC颗粒与铝基体间存在界面反应，碳化硅铝基复合材料存在加工性差、界面结合力不足等问题，已无法满足航天等领域对材料性能更高的要求，因此开展如何改善基体与颗粒之间界面情况的研究对进一步提升复合材料综合性能具有重要的科学意义。
结合国内外现有研究成果，总结了SiC颗粒与铝基体界面强化机制、界面反应特点、表面改性技术原理及数值建模的发展现状，结果表明，现有经单一表面改性方法处理后的增强颗粒对铝基复合材料性能的提升程度有限，因此如何采用新的手段使复合材料性能进一步提升将成为后续研究热点，且基于有限元数值模拟方法进行复合材料设计也是必然趋势。
最后针对单一强化性能提升有限的问题，提出了基于表面改性的柔性颗粒多模式强化方法，同时针对现有的技术难点展望了后续的研究方向，以期为颗粒增强复合材料的制备提供理论参考。
关键词：碳化硅颗粒；表面改性；复合材料；模拟；界面DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2023.12.008中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2023)012-0058-10Research Status of Particle Interface Modification Technology for Silicon CarbideParticle Reinforced Aluminum Matrix CompositesGAN Guo-qiang1, HAN Zhen2, BAO Jian-hua1, WOLFGANG Pantleon3(1. School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;2. Ningbo Branch of China Academy of Ordnance Science, Zhejiang Ningbo 315000, China;3. Technical University of Denmark, Copenhagen 2800, Denmark)ABSTRACT: SiC particle reinforced aluminum matrix composites are widely used in aerospace, electronics, medical and other fields due to their excellent properties such as high specific strength, high specific stiffness, high wear resistance, and high tem-perature stability. However, due to the high melting point and high hardness of SiC particles, as well as the interface reaction between silicon carbide reinforced particles and aluminum matrix, SiC aluminum matrix composites have problems such as poor收稿日期：2023-09-03Received：2023-09-03基金项目：安徽省重点研究与开发计划（JZ2022AKKG0100）Fund：Anhui Provincial Key Research and Development Project (JZ2022AKKG0100)引文格式：甘国强, 韩震, 鲍建华, 等. 碳化硅颗粒增强铝基复合材料颗粒表面改性技术研究现状[J]. 精密成形工程, 2023, 15(12): 58-67.GAN Guo-qiang, HAN Zhen, BAO Jian-hua, et al. Research Status of Particle Interface Modification Technology for Silicon第15卷 第12期 甘国强，等：碳化硅颗粒增强铝基复合材料颗粒表面改性技术研究现状59processability and insufficient interfacial adhesion. It is no longer possible to meet the requirements for material performance in fields such as national defense and aerospace. Therefore, studying the ways to improve the interface between particles and ma-trix is of great scientific significance for improving the comprehensive performance of composite materials. In combination with existing research results at home and abroad, the interface strengthening mechanism, interface reaction characteristics, existing surface modification technology principles and numerical simulation development status of SiC reinforced particles and alumi-num matrix composites were summarized. The results showed that the performance improvement of reinforced particle alumi-num matrix composites after strengthening was limited after being treated with a single surface modification method. Therefore, how to adopt new methods to improve the performance of composite materials will become a hot research topic in the future, and the design of composite materials based on finite element numerical simulation methods is also an inevitable trend. Finally, in response to the limited improvement of single strengthening performance, the author proposes a flexible particle multimodal strengthening method based on surface modification, and looks forward to future research directions in response to existing technical difficulties, hoping to provide theoretical reference for the preparation of particle reinforced composite materials. KEY WORDS: SiCp; surface modification; composite material; simulation; interface碳化硅颗粒增强铝基复合材料是以碳化硅颗粒（SiCp ）作为增强相，以铝或铝合金作为基体的一种复合材料，因具有密度和价格成本低、高温性能良好、耐腐蚀耐磨及比强度和比弹性模量高等特点，已成为热门的新型结构材料之一，现已广泛应用于航空航天、电子、汽车及体育等多个领域，如汽车刹车盘、发动机缸体活塞等结构件中。
复合材料中纳米颗粒的增强效应研究
复合材料中纳米颗粒的增强效应研究近年来，随着纳米科技的不断发展，纳米材料在各个领域得到了广泛应用。
在复合材料领域中，纳米颗粒的引入被证明可以有效地增强材料的性能。
本文将探讨复合材料中纳米颗粒的增强效应，并讨论该研究对实际应用的意义。
复合材料是由两种或多种不同材料组合而成的材料，其可以结合各种材料的优点，形成优异的性能。
而纳米颗粒的引入可以进一步提升复合材料的性能。
首先，纳米颗粒具有较大的比表面积，这意味着纳米颗粒在单位体积中拥有更多的表面原子，从而增加材料和其它物质之间的接触面积，提高了材料的相互作用强度。
其次，纳米颗粒可以引入晶体缺陷，增强材料的韧性和塑性，从而提高其抗拉强度和抗压强度。
此外，纳米颗粒的尺寸效应和量子效应也会对复合材料的性能产生显著影响。
在复合材料中使用纳米颗粒进行增强效应的研究，涉及到纳米颗粒的选择、添加方式和浓度等多个方面。
首先，纳米颗粒的选择是至关重要的，不同的纳米颗粒具有不同的性质和作用机制。
例如，金属氧化物纳米颗粒可以增强复合材料的硬度和刚性，而碳纳米颗粒则可以提高复合材料的导电性和抗静电性能。
因此，根据具体应用需求选择适合的纳米颗粒是至关重要的。
其次，纳米颗粒的添加方式也会影响增强效果。
通常有两种添加方式，一种是将纳米颗粒直接加入基材中，另一种是将纳米颗粒与基材进行预处理后再混合。
最后，纳米颗粒的浓度也需要合理控制。
太低的浓度会无法发挥纳米颗粒的增强效果，而太高的浓度则可能导致颗粒之间的聚集，降低材料的整体性能。
复合材料中纳米颗粒的增强效应研究不仅对理论上的进展有重要意义，还对实际应用有着广泛影响。
首先，通过引入纳米颗粒进行增强，可以改善复合材料的力学性能，提高其抗拉强度、抗压强度和硬度等方面的性能。
这对于工程领域中需要高性能材料的应用具有重要意义，例如航空航天、汽车制造和建筑等行业。
其次，由于纳米颗粒的尺寸效应和量子效应，复合材料中的纳米颗粒还可以用于实现其他特殊性能，例如导电性、导热性和光学性能等。
al2o3和aln导热系数
al2o3和aln导热系数
Al2O3（氧化铝）和AlN（氮化铝）是两种常用的高导热材料。
本文将围绕这两种材料的导热系数进行阐述。
第一步：定义导热系数
导热系数是一个物质向另一个物质传递热量的能力。
它通常用
W/m*K表示，其中W表示热功率，m表示物质的质量，K表示温度。
导
热系数越大，材料传递热量的能力越强。
第二步：Al2O3的导热系数
Al2O3是一种高导热材料，它的导热系数通常在20-30 W/m*K之间。
这种材料由于具有优良的耐热性、耐腐蚀性和电绝缘性能，因此
在高温、高压和强酸碱等恶劣环境下广泛应用。
第三步：AlN的导热系数
AlN是一种具有极高导热性能的材料，它的导热系数能够达到
170-200 W/m*K。
这种材料除了具有高导热性能外，还具有惊人的耐热
性能和耐腐蚀性能，因此在高温、高压和恶劣环境下应用广泛。
同时，AlN还是一种非常好的绝缘材料，因此在电子器件上经常使用。
第四步：Al2O3和AlN的比较
从上面的信息中可以看出，AlN的导热系数远高于Al2O3，这意
味着AlN能够更好地传递热量。
另外，两种材料都具有非常好的耐高
温和耐腐蚀性能，但是AlN的优势更加明显。
然而，AlN的价格比
Al2O3高出很多，这使得两种材料在应用中的选择需要综合考虑成本和性能。
总结：
本文从定义导热系数开始，分步骤对比了Al2O3和AlN的导热系数。
可以看出，AlN具有更优良的导热性能和耐高温、耐腐蚀性能。
但是，它的价格相对较高，选择需要综合考虑成本和性能。
氮化物（AlN,TiN）—Al203复合材料TiC—AlNAl复合材料纳米AlN石蜡复合材料
氮化物（AlN,TiN）—Al203复合材料TiC—AlNAl复合材料纳米AlN石蜡复合材料氮化铝晶体的性质氮化铝晶体的化学性质在标准大气压下，AlN晶体在1700℃左右开始缓慢分解成Al蒸气和氮气，当温度达到2200℃时AlN迅速分解成Al蒸气和氮气，在不同温度下AlN分解后的分压如图3所示。
常压下AlN晶体很难以液相形式存在，在AlN达到熔点之前AlN已经开始分解，这是AlN晶体不能通过熔融法生长的原因，但有研究表明，100大气压下AlN液相可在2800℃出现。
AlN粉末在空气中很不稳定，容易与空气中的水蒸气和氧气反应生成氨气和氧化铝。
AlN具有很强的抗酸碱能力，酸性环境中AlN可以稳定存在，在碱性环境中AlN少量被腐蚀。
300℃时，AlN晶体在KOH和NaOH的1:1熔液中腐蚀3-5min，晶体表面可以观察到六方腐蚀坑等缺陷，但除此之外，未见大量腐蚀的迹象，实验上通过此方法区分AlN的极性面。
氮化铝晶体的物理性质AlN晶体有着优异的物理性质，如AlN晶体的宽带隙、高硬度、高热导率和较大的介电常数等，这些性质引起了大家的广泛关注，表1为AlN晶体的物理性质。
氮化铝晶体的应用AlN是III族氮化物(AlN、GaN、InN)半导体材料的典型代表之一，具有宽带隙(6.2eV)、高激子结合能(80meV)、高熔点(3800K)、高临界击穿场强(1.2-1.4mV·cm-1)、高硬度(维氏硬度1200kg·cm-2)、高热导率(3.4W·cm-1·K-1)、高温热稳定性和耐化学腐蚀等优异特性。
正是鉴于这些优异特性：氮化物半导体AlN、GaN、InN及其固溶体，如：AlGaN、GaInN等在电学、光学方面有着广泛的应用，三者形成的固溶体可以实现200-800nm任意波长的发光。
以AlN为衬底的深紫外器件在生物分子感应方面也具有重要应用，可以用于微型高效的生物病毒探测器和消毒器。
《2024年Ti2AlN-La2O3-Cu复合材料的制备及性能研究》范文
《Ti2AlN-La2O3-Cu复合材料的制备及性能研究》篇一Ti2AlN-La2O3-Cu复合材料的制备及性能研究一、引言随着现代科技的发展，复合材料因其优异的物理和化学性能，在众多领域中得到了广泛的应用。
Ti2AlN作为一种具有高硬度、高熔点和良好导电性的陶瓷材料，与金属基体如Cu的复合材料，更是引起了研究者的极大兴趣。
而La2O3作为一种稀土氧化物，其独特的物理和化学性质为复合材料的性能提升提供了可能。
因此，本文旨在研究Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料的制备工艺及其性能表现。
二、材料制备1. 材料选择与预处理本实验选用高纯度的Ti、Al、N和La2O3作为原料，同时选用纯Cu作为基体材料。
首先，将原料进行预处理，如干燥、破碎和筛分等步骤，确保其纯度和粒度满足实验要求。
2. 制备方法本实验采用热压法进行Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料的制备。
首先，将预处理后的原料按照一定比例混合，然后在高温高压的条件下进行热压烧结。
在烧结过程中，通过控制温度、压力和时间等参数，使原料充分反应并形成致密的复合材料。
三、性能研究1. 微观结构分析通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）对Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料的微观结构进行分析。
XRD可以确定材料的物相组成和晶体结构，而SEM则可以观察材料的形貌和微观组织结构。
2. 力学性能测试对Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料进行硬度、抗拉强度和韧性等力学性能的测试。
通过对比不同制备工艺和成分的复合材料，分析其力学性能的变化规律。
3. 电学性能测试对Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料进行电导率和电阻率等电学性能的测试。
通过分析La2O3的含量对电学性能的影响，评估其在提高材料电学性能方面的作用。
四、结果与讨论1. 微观结构分析结果XRD和SEM分析结果表明，Ti2AlN-La2O3/Cu复合材料具有致密的微观结构和良好的界面结合。
2025届江苏省兴化市第一中学化学高二第二学期期末调研试题含解析
2025届江苏省兴化市第一中学化学高二第二学期期末调研试题考生请注意：1．答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内，不得在试卷上作任何标记。
2．第一部分选择题每小题选出答案后，需将答案写在试卷指定的括号内，第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3．考生必须保证答题卡的整洁。
考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题(共包括22个小题。
每小题均只有一个符合题意的选项）1、一种充电电池放电时的电极反应为：H2+2OH—2e—=2H2O、NiO(OH) + H2O +e—=Ni(OH)2+ OH—。
当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是（）A．H2O的还原B．NiO(OH)的还原C．H2的氧化D．Ni(OH)2的氧化2、下列各组物质之间的转化不是全部通过一步反应完成的是()A．Na→NaOH→Na2CO3→NaCl B．Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3C．Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4D．Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)33、下列有关说法不正确的是A．CH4、SF6、二氯乙烯（反式）、H2O2都是含极性键的非极性分子B．在分子晶体中一定不存在离子键，而在离子晶体中可能存在共价键C．酸性：H2CO3<H3PO4<HNO3<HClO4D．CO的一种等电子体为NO＋，它的电子式为4、苹果酸的结构简式为，下列说法错误的是A．苹果酸中能发生酯化反应的官能团有2种B．苹果酸能发生取代反应、消去反应和缩聚反应C．1 mol苹果酸最多可与1 mol Na2CO3发生复分解反应D．与苹果酸官能团种类和个数均相同的同分异构体还有两种5、我国科学家屠呦呦因成功提取青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。
研究团队发现在温度较高时未能提取到青蒿素，最终确认只有采用低温、乙醚冷浸等方法才能成功提取青蒿素。
下面反应是青蒿素在一定条件下转化为双氢青蒿素：以下说法不正确．．．的是（）A．较高温度下未能提取到青蒿素的原因与分子中存在非极性的O—O键的不稳定性有关B．青蒿素和双氢青蒿素均能使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝色C．双氢青蒿素比青蒿素的水溶性好，所以治疗疟疾的效果更好D．青蒿素属于酯类化合物，分子中碳原子采用sp3杂化6、酸雨是指：A．酸性的雨B．pH=5.6的雨C．pH<5.6的雨D．pH=5的雨7、下列实验事实不能用平衡移动原理解释的是A．pH=11的氨水稀释10倍后溶液pH＞10B．将氯化铝溶液加热蒸干并灼烧，最终得氧化铝固体C．对2HI（g）H2（g）+I2（g），减小容器体积，气体颜色变深D．水垢中含有CaSO4，可先用Na2CO3溶液浸泡处理，而后用盐酸去除8、最近意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。
纳米氧化铝弥散强化铜合金材料
纳米氧化铝弥散强化铜合金材料引言：纳米氧化铝弥散强化铜合金材料是一种具有优异性能的复合材料，其通过将纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中，能够显著提高铜合金的力学性能、导热性能和耐腐蚀性能。
本文将介绍纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的制备方法和其在工程领域的应用。
一、制备方法纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的制备方法通常包括粉末冶金法、溶液浸渍法和电沉积法等几种常见方法。
1. 粉末冶金法：粉末冶金法是一种常用的制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。
首先，将纳米氧化铝颗粒与铜粉混合均匀，然后通过高温烧结或热压等工艺将其烧结成块状材料。
这种方法制备的材料具有良好的强度和导热性能，适用于制备各种形状的零件。
2. 溶液浸渍法：溶液浸渍法是一种简单有效的制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。
该方法主要通过将纳米氧化铝颗粒悬浮在含有铜离子的溶液中，然后将铜离子还原成金属铜，使纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中。
最后，将浸渍得到的材料进行烧结或热处理，得到纳米氧化铝弥散强化铜合金材料。
3. 电沉积法：电沉积法是一种通过电化学方法制备纳米氧化铝弥散强化铜合金材料的方法。
该方法主要通过在电解液中加入氧化铝颗粒，然后通过外加电压控制氧化铝颗粒在铜基体上的沉积，最终得到纳米氧化铝弥散强化铜合金材料。
这种方法制备的材料具有较高的纯度和均匀的颗粒分布。
二、性能提升纳米氧化铝弥散强化铜合金材料通过将纳米氧化铝颗粒均匀分散在铜基体中，能够显著提高铜合金的力学性能、导热性能和耐腐蚀性能。
1. 力学性能提升：纳米氧化铝颗粒的加入可以有效阻碍晶界滑移和位错运动，从而提高材料的屈服强度、抗拉强度和硬度。
此外，纳米氧化铝颗粒与铜基体之间的界面能够防止晶粒的长大，提高材料的织构强化效应，从而进一步提高材料的强度。
2. 导热性能提升：纳米氧化铝颗粒具有良好的导热性能，其加入能够增加铜合金材料的导热通道，并阻碍热电子的散射，从而提高材料的导热性能。
这对于一些需要高导热性能的工程应用尤为重要。
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第28卷第9期 2005年9月合肥工业大学学报(自然科学版)JOURNA L OF HEFEI UNI VERSITY OF TECH NO LOGYVol.28No.9 Sept.2005 收稿日期:2005207204基金项目:安徽省“十五”二期科技攻关资助项目(040020392);合肥市重点科技攻关资助项目(20051044)作者简介:吴玉程(1962-),男,安徽合肥人,合肥工业大学教授,博士生导师.AlN 和Al 2O 3纳米颗粒增强铜基复合材料吴玉程, 王涂根(合肥工业大学材料与科学工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:用粉末冶金法制备了Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3两种复合材料,研究了两种纳米颗粒含量对复合材料性能的影响和复合材料的软化温度,并探讨了相关机理,比较了AlN 和Al 2O 3纳米颗粒的增强效果。
结果表明,在烧结过程中,弥散分布在铜基体中的AlN 和Al 2O 3纳米颗粒细化了晶粒;随着复合材料中AlN 和Al 2O 3质量分数的增加,材料的密度和导电性都呈下降趋势,而硬度出现极大值;两种复合材料的软化温度均达到700℃,远远高于纯铜的软化温度(150℃),从而提高了材料的热稳定性;综合各种因素考虑,AlN 纳米颗粒对铜基体的增强效果要优于Al 2O 3纳米颗粒。
关键词:粉末冶金;复合材料;纳米颗粒;导电性;硬度;软化温度中图分类号:T B331;TF12;TG 113.25 文献标识码:A 文章编号:100325060(2005)0921031205Copper matrix composites reinforced with Al N and Al 2O 3nano 2particlesW U Y u 2cheng , W ANG Tu 2gen(School of M aterial Science and Engineering ,Hefei University of T echnology ,Hefei 230009,China )Abstract :Both Cu/AlN and Cu/Al 2O 3com posites were fabricated by the powder metallurgy method.The in fluence of the content of tw o kinds of particle on the properties of com posites and the s oftening tem perature of com posites are studied and relevant mechanism is discussed and rein forcement effects of AlN and Al 2O 3are com pared.The results show that AlN and Al 2O 3dispersed in copper matrix can refine the grain size.With an increase in AlN and Al 2O 3addition ,both the density and conductivity of the com posites drop ,whereas the value of hardness comes to the peak.The s oftening tem perature of the tw o kinds of com posite is at about 700℃which is far higher than that of pure copper ,leading to im provement of the tem perature stability.C onsidering all factors ,the rein forcement effect of AlN is better than that of Al 2O 3.K ey w ords :powder metallurgy ;com posite ;nano 2particle ;conductivity ;hardness ;s oftening tem perature 20世纪80年代Rey 、K omermeni 等材料科学家提出了纳米复合材料的概念,即由两种或两种以上的不同材料组成,其中至少有一组在一维上呈纳米级大小[7]。
研究表明[8],在铜基体中引入纳米分散相进行复合,可使材料的力学性能得到极大改善,其中最突出的作用有:①大幅度提高高温强度;②提高基体的软化温度。
考虑到AlN 和Al 2O 3都是陶瓷相,都具有稳定的高温性能,两者和铜的密度相差都很大,所以本文尝试在铜中加入不同质量分数的AlN 纳米粉和Al 2O 3纳米粉,探索它们对铜的增强效果,以达到获得具有良好的导电性与强度统一的纳米复合材料。
1 实验方法实验原料为:纯度为99.9%、粒度为200目电解铜粉,纯度为99.9%、粒度为50nmAlN 粉和Al 2O 3粉。
将预先经过退火处理的粉末混合球磨24h ,制粒、添加润滑剂和成型剂、压型,制成规格为40mm ×8mm ×5mm 的试样。
试样的AlN (试样标号为A )和Al 2O 3(试样编号为B )质量分数见表1所列。
压力机压制力为15t ,保压30s ,压制后的样品在890℃下烧结。
表1 样品中AlN 和Al 2O 3质量分数样品编号A 1A 2A 3A 4A5B 1B 2B 3B 4B 5质量分数/(%)0.30.50.71.01.52 Cu/AlN 组织分析和性能表征方法试样经打磨、抛光后在X JL 202型立式金相显微镜下观察其金相组织,并对其进行组织拍照。
本实验采用浸入法测定了所制试样烧结前后的密度,然后根据公式m =ρ/v 得出烧结前后密度。
采用H V 210型号维氏硬度计测量试样的维氏硬度。
每个试样打3个点,记录每个点的对角线的长度后算出其平均长度,然后计算这3个点对角线的平均值,根据H V =1.8544F/d 2[9]公式计算出其维氏硬度。
本实验根据G B1994.2-88国家标准,采用伏安法测量试样电阻率。
计算公式为ρ=Ubw/I L 。
测量电路图如图1所示。
1.毫伏表2.电位针3.试样4.弹性铜接触极5.电流表6.直流电源7.开关8.变阻器图1 伏安法测量电阻率电路图3 实验结果与讨论3.1 金相组织增强颗粒在基体中分布状况在很大程度上取决于混粉的结果。
实验证明,纳米颗粒比表面大,表面活性高,更容易团聚。
AlN 、Al 2O 3和铜又不发生浸润,密度悬殊大,很难通过常规的机械混合方法将AlN 和Al 2O 3纳米颗粒均匀分布到铜基体中。
从图2可以看出,当AlN 和Al 2O 3的质量分数较少时,在铜基体中分布比较均匀,基本没有团聚,细化了晶粒;随着两种纳米粒子质量分数的增加,它们在铜基体中发生团聚,使复合材料的性能下降,这和后面性能测试结果相吻合。
(a )Cu 20.3AlN (×200) (b ) Cu 21.5AlN (×300) (c ) Cu 20.3Al 2O 3(×200) (d ) Cu 21.5Al 2O 3(×200)图2 复合材料金相组织2301 合肥工业大学学报(自然科学版)第28卷 3.2 AlN 和Al 2O 3质量分数对材料密度的影响密度对于粉末冶金来说是一个重要的物理量,它很大程度上决定着材料的物理和力学性能[10]。
图3是Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3复合材料的密度随AlN 和Al 2O 3质量分数变化的曲线。
从图3中可以看出,随着复合材料中AlN 和Al 2O 3质量分数的增加,烧结体的密度总的趋势是下降的。
一方面,由于AlN 和Al 2O 3的密度比Cu 密度小,因而随着AlN 和Al 2O 3质量分数的增加,必然会降低Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3复合材料的密度;另一方面,铜的熔点为1083℃,因此在890℃下的烧结属于固相烧结,根据烧结理论[11],此时压坯烧结致密化的主要机制以各种固态扩散和黏性流动机制为主。
AlN 和Al 2O 3纳米颗粒的弥散分布阻碍了Cu 原子的扩散,AlN 和Al 2O 3的质量分数越大,阻碍作用越明显,表现为材料的密度随AlN 和Al 2O 3质量分数的增加而下降。
这也从另一个角度证明,AlN 和Al 2O 3纳米颗粒的加入通过阻碍部分铜晶粒在烧结过程中长大而起到了细化铜晶粒的作用。
因此,Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3复合材料必须经过复压、复烧等二次加工才能获得更加理想的致密度,从而使Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3复合材料的力学性能得到更加显著的提高。
另外,由于Al 2O 3的密度比AlN 的密度大,所以Cu/Al 2O 3复合材料密度曲线在Cu/AlN 的上面,如图3所示。
w /(%)1.Cu/AlN2.Cu/Al 2O 3图3 Cu 基纳米复合材料密度随AlN 和Al 2O 3质量分数的变化3.3 AlN 和Al 2O 3的质量分数对硬度的影响图4是Cu/AlN 和Cu/Al 2O 3复合材料的硬度随AlN 和Al 2O 3质量分数变化的曲线。
分析图4可看出,硬度都随AlN 和Al 2O 3质量分数的增加先升高而后降低。
从图2可看出,AlN 和Al 2O 3纳米颗粒均匀分布于铜基体中,达到了很好的强化和硬化效果。
但如果AlN 和Al 2O 3的质量分数过多,则晶界上的AlN 和Al 2O 3分布过多,影响了烧结过程中相邻颗粒间结合和材料的致密化,反而会使硬度下降。
w /(%)1.Cu/AlN2.Cu/Al 2O 3图4 Cu 基纳米复合材料硬度随质量分数的变化本实验中,在AlN 和Al 2O 3的质量分数为1%时,硬度值达到最大。
从图4可以看出,当AlN 和Al 2O 3质量分数相同时,Cu/AlN 复合材料的硬度比Cu/Al 2O 3复合材料的硬度高,而一般情况下,强度和硬度成正比。
因此,AlN 纳米颗粒比Al 2O 3的增强效果要好。
3.4 AlN 和Al 2O 3质量分数对电阻率的影响按照马德森定则[12]由多种彼此独立的散射过程所产生的电阻率等于各散射过程所产生的电阻率之和。
晶体结构的不完整性和晶格振动是晶体中两类彼此独立的散射源。
晶体的不完整性有杂质和缺陷(空位、间隙原子、晶粒、晶界和位错等)。
一方面,AlN 和Al 2O 3纳米颗粒的引入,成为铜晶体中的杂质,对电子有散射作用,增加了复合材料的剩余电阻率。