碳化硼颗粒增强Cu基复合材料的研究.pdf

32材料工程ö2001年8期

碳化硼颗粒增强Cu基复合材料的研究
StudiesofB4CParticlesReinforced
CopperMatrixComposite

李国禄,姜信昌,温鸣,曹晓明,吕玉申(河北工业大学材料学院,天津300130)
LIGuo2lu,JIANGXin2chang,WENMing,CAOXiao2ming,LUYu2shen
(HebeiUniversityofTechnology,Tianjin300130,China)

摘要:研究了用表面涂覆含钛金属涂层的碳化硼颗粒增强Cu基复合材料[B4Cpö(TiB2+TiN)öCu],并与未经涂覆

的B4C颗粒增强Cu基复合材料(B4CpöCu)进行了对比。实验结果表明,前者的致密度和电导率比后者好。磨损实
验结果表明,使用有涂层颗粒的复合材料的耐磨性比无涂层颗粒的好。通过对复合材料界面和磨损表面的电镜观察表

明,B4C颗粒经过涂覆处理后,改善了复合材料的界面粘结性能,颗粒与基体间有良好的浸润性。
关键词:碳化硼;微颗粒;涂层;Cu基复合材料;耐磨性
中图分类号:TB331文献标识码:A文章编号:100124381(2001)0820032204

Abstract:TheB4Cparticlescontainingtitaniummetalcoatingreinforcedcoppermatrixcomposite

(B4Cpö(TiB2+TiN)öCu)wasinvestigatedandcomparedwithB4Cparticlesreinforcedcoppermatrix

composite(B4CpöCu)1Theexperimentalresultsshowthatthedensityandconductanceoftheformer
werebetterthanwhichofthelater1Thewearexperimentalresultsshowthatthewearresistanceof
theformerisbetterthanthatofthelater1Theinterfaceofcompositesandwornsurfacewereob2

servedandanalyzed1TheresultsindicatethatthecoatingmodificationofB4Cparticleshasimproved
interfacialbondingpropertyofcomposite1Thereisgoodwettabilitybetweentheparticleandma2
trix1
Keywords:boroncarbide;ultrafineparticles;coating;coppermatrixcomposite;wearresistance

碳化硼的硬度(HV)达到3500～4500,是自然界将粒径小于25Lm的B4C粉末在自制的蒸镀设
中仅次于金刚石和氮化硼而排列第三的物质,且具有备上进行涂覆,蒸镀组分主要有:Ti粉,海绵钛,NaF,

恒定的高温强度(>30GPa),是一种重要的磨料和耐NH4Cl,TiCl4,TiCl3,CaCl2,盐酸等,处理温度950

磨材料。其密度又是陶瓷材料中最低的,仅为2152gö～1000℃,时间3～6h。然后将未经涂覆的B4Cp和经
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cm,比金属铝(217göcm)还低,仅是WC密度涂覆的B4Cpö(TiB2+TiN)颗粒,分别按不同体积百
(15172göcm3)的1ö6[1]。分比,与Cu粉(粒径为200目)湿混,经987MPa压
铜的塑性、导电性、导热性在金属中名列前茅,又制,然后烧结。测试其致密度(实际密度ö理论密度×

属廉价金属。液态铜在1100℃时,能溶解10%的硼,100%表示)及电导率随B4C的体积含量的变化。磨
随着温度的提高,硼在铜中的溶解度增加,有人发现损实验在MM2200型摩擦磨损试验机上进行。将上述
铜的硼化物存在,但未得到证实[2];碳化硼与大部分复合材料制成尺寸为10mm×10mm×6mm的试块,

金属均发生B4C+Me→MexBy+C石墨反应,铜又是少使之与尺寸为<30×10mm的轴承钢钢环(GCr15淬

数不发生此类反应的金属之一。如能用坚硬的B4C与火,HRC62)对摩。摩擦副的接触形式滑动接触。试
塑性好的Cu组成新材料,将获得具有高的比强度,高验条件为干滑动磨损,载荷147N。滑动速率为
耐磨性的新材料。0131mös,时间10min。

本研究制备了B4C颗粒增强Cu基复合材料,研利用扫描电子显微镜观察颗粒与基体界面状况,
究了颗粒经过表面金属化处理[3]与未处理对复合材并借助能谱与