原位自生TiNx颗粒增强Cu基复合材料的制备及性能研究的任务书.docx

原位自生TiNx颗粒增强Cu基复合材料的制备及性能研究的任务书
任务书
一、题目
原位自生TiNx颗粒增强Cu基复合材料的制备及性能研究
二、研究背景和意义
传统的纯铜材料具有良好的导电、导热性能、良好的加工性能和熔点。但其强度和硬度较低，且易受腐蚀和磨损，难以满足高强度、高耐磨性等复合材料的需求。而以铜为基体，以其他材料作为增强相的复合材料具有良好的耐磨性、高强度和高导热性能。其中，颗粒增强型复合材料是一种简单易行、制备工艺容易控制、经济实用的材料。
目前，铜基复合材料的制备方式主要包括机械合金化、冶金渗透法、电化学沉积等。然而，机械合金化方法制备的材料性能受到颗粒分布不均匀和化学反应的影响，成品性能不够稳定。冶金渗透法和电化学沉积方法制备的材料成型难度大、时间长，同时需要高温、高压等条件，加工和成本较高，不便于大规模生产。
因此，本研究将以一种可控的方法制备铜基复合材料，利用化学法原位自生TiNx颗粒增强材料，这样既实现了合金的形成，也获得了高强度和耐磨性。研究的目的是得到一种简单、易行、低成本的材料制备方法，同时探究材料在机械性能、导电性能、耐磨性能等方面的表现。
三、研究内容和方案
1.材料制备
（1）以烷基二酰胺为铜的还原剂，硝酸钛为钛源，分别用水和乙醇作为溶剂，在室温下反应得到TiNx颗粒，并采用高温处理制备TiNx/Cu复合材料。
（2）采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)等对制备的材料进行形貌、结构表征。
2.机械性能测试
（1）测定TiNx/Cu复合材料的硬度、压缩强度、拉伸强度等机械性能。
（2）通过SEM和TEM观察材料断口形貌，分析复合材料在机械性能方面的表现。
3.导电性能测试
（1）测定TiNx/Cu复合材料的电阻率，并分析材料的导电性能与电阻率之间的关系。
（2）通过SEM和TEM观察材料断口形貌，分析导电性能优异的材料的微观结构和形貌。
4.耐磨性测试
（1）采用滑动试验台测试TiNx/Cu复合材料的耐磨性，并分析材料的磨损机制。
（2）通过SEM和TEM观察材料表面形貌和断口形貌，分析耐磨性优异的材料的微观结构和形貌。
五、预期成果和意义
本研究通过化学原位自生TiNx/Cu颗粒增强材料的制备，分析其在机械性能、导电性能、耐磨性等方面表现的良好性能。同时，此种材料制备方法简单易行、成本低，有使用价值和发展潜力。因此，本研究要提供一种新的思路和方法，为铜基复合材料的发展提供新思路和方法，有助于材料学科的发展和实际应用的推广。