通过火花等离子体烧结在铜矩阵中合成碳化物:微结构形成机制和结合材料的特性

科学领域:

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背景情况:

• 碳化 (WC) 复合材料对于苛刻的应用至关重要.
• 优化WC金属矩阵复合材料的合成路径是一个正在进行的研究领域.
• 火花等离子烧结 (SPS) 提供快速密集和独特的微观结构控制.

研究的目的:

• 通过火花等离子烧结 (SPS) 在铜矩阵中研究碳化物的合成.
• 为了阐明WC-Cu复合材料的微结构形成机制.
• 分析机械削 (MM) 和SPS参数对WC合成的影响.

主要方法:

• (W),碳 (C) 和铜 (Cu) 粉末通过高能机械削 (MM) 制备.
• 用火花等离子烧结 (SPS) 来巩固磨粉的粉末.
• 对合成复合材料进行了微结构分析和机械/功能性质测试.

主要成果:

• 磨时间被确定为影响碳化物形成的关键因素.
• 一个WC-W₂C-Cu复合材料是成功地制造使用W-C-3Cu粉末磨了10分钟,并在980°C烧结.
• 复合材料表现出优异的性能:硬度为300HV,IACS电导率为24%,孔隙率为<5%,摩擦系数为0.46,磨损率为0.52 × 10-5mm N^{-1 m-1.}

结论:

• 机械削对于实现直接反应剂接触和促进碳化合成至关重要.
• SPS促进了具有独特微观结构的WC-Cu复合材料的形成,这可能是由于粒子间化的原因.
• 合成的WC-W₂C-Cu复合材料在各种应用中显示出有前途的机械和功能特性平衡.