论文部分内容阅读
以复合负热膨胀微粒为代表的低热膨胀金属复合材料在航空航天、电子封装、仪器仪表等领域有着广泛的应用。铜由于具有良好的导电、导热和延展性等优点,成为应用广泛的金属材料之一。但是目前关于复合电铸制备铜/钨酸锆(Cu/ZrW2O8)复合材料的报道十分稀缺。本论文采用复合电铸制造技术,利用超声辅助的方式制备Cu/ZrW2O8复合材料,分析了复合电铸工艺参数对Cu/ZrW2O8复合铸层中微粒含量的影响。借助金相显微镜、SEM、XRD、显微硬度仪以及TMA等多种材料分析仪器,对制备的Cu/ZrW2O8复合铸层进行微观组织结构、微观形貌、显微硬度和热膨胀性能等进行检测分析,取得了良好的结果。论文主要内容包括以下几个方面:1.为制备铜基低热膨胀复合材料,选择了ZrW2O8作为复合材料的增强相。并搭建了超声辅助复合电铸试验装置,包括电铸单元,温度控制单元,循环控制单元等。开展了超声辅助复合电铸法制备Cu/ZrW2O8复合材料试验研究,探讨了阴极电流密度、微粒放置量和超声波功率等工艺参数对Cu/ZrW2O8复合铸层中微粒含量的影响。并对制备的不同微粒含量的Cu/ZrW2O8复合铸层的微观形貌、显微硬度、热膨胀系数等进行了检测与分析。研究表明:通过复合电铸制备Cu/ZrW2O8复合材料具有可行性,且通过合理的控制复合电铸工艺参数可以控制微粒的复合量;与电铸纯铜层相比,Cu/ZrW2O8复合铸层具有显微硬度高,热膨胀系数较低等优点。2.对于制备的Cu/ZrW2O8复合铸层,分别进行了150oC和400oC的退火热处理工艺。研究发现经过退火工艺处理后,Cu/ZrW2O8复合铸层的致密度提高,显微硬度随退火温度的升高而增加,但是热膨胀系数随着温度的升高呈现出先增大后减小的规律。3.为增加Cu/ZrW2O8复合铸层的厚度,提高复合材料内ZrW2O8微粒的复合量,在前期试验的基础上,提出了间歇埋砂复合电铸试验方法。通过改善电铸工艺制备大厚度高复合量的复合材料样件。探讨了间歇埋砂时间间隔对于Cu/ZrW2O8复合铸层的影响,并对Cu/ZrW2O8复合电铸层的微粒含量、微观组织等进行分析。研究发现:复合材料的微粒复合量是可以通过调节复合电铸工艺参数控制的,制备得到的Cu/ZrW2O8复合电铸层组织结构发生改变,其显微硬度明显更高等优点。