铜粉压坯的微波烧结研究

摘要

微波烧结由于具有升温速度快、烧结周期短等特点，在陶瓷材料烧结中已得到广泛应用。随着现代工业向高效节能方向的发展，微波烧结将会有更为广阔的应用前景。目前美国、日本等国已针对微波烧结粉末冶金材料展开大量研究，但国内对微波烧结金属材料的报道很少。本文对粉末冶金纯铜压坯的微波烧结行为进行了初步探索研究，通过密度测定、金相显微分析、扫描电镜分析及力学性能测试等分析手段分析了试样性能与显微组织结构，并将微波烧结试样与常规烧结试样进行对比。研究结果表明： 粉末冶金铜的微波烧结受微波输入功率、原料粉末粒径及压坯密度等因素影响：随输入功率提高，试样升温速度加快；在压坯密度相同时，粉末越细，吸波能力越强，升温速度越快；对于同一粒径粉末，压制压力越低，即压坯密度越低，吸波能力越强，升温速度越快。 对于粉末平均粒度为40μm、压制压力为400MPa的铜粉压坯，微波烧结最佳工艺为980℃保温20min，此时试样具有最佳综合性能：密度为8.53g/cm3，相对密度达95.9％，硬度为48.1HRB，抗拉强度为215.74MPa，伸长率36.6％。 微波烧结980℃保温20min试样与常规烧结1000℃保温60min试样相比，密度低了0.03g/cm3，即二者具有相接近的密度；同时，微波烧结试样硬度提高了6.5HRB、抗拉强度提高了35.53MPa，伸长率提高了8％，即微波烧结试样力学性能优于常规烧结试样。 微波烧结试样具有独特的显微组织分布，其中心孔隙少于边缘孔隙，即微波烧结试样芯部较为致密，且孔隙较为细小，孔隙形状圆滑；微波烧结试样晶粒细于常规烧结试样。

目录

文摘

英文文摘

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第一章文献综述

1.1粉末冶金材料烧结技术

1.1.1概述

1.1.2烧结技术的多样性及其存在的问题

1.2微波烧结技术

1.2.1微波的基本概念

1.2.2微波与物质的作用机理

1.2.3微波烧结设备及微波烧结特点

1.2.4微波烧结在材料领域的研究进展

1.2.5微波烧结前景展望

1.3铜及其合金的应用

1.4研究背景与主要研究内容

第二章实验方法与过程

2.1实验设备

2.2实验工艺流程

2.3原料粉末技术参数

2.4成型

2.5烧结

2.5.1常规烧结

2.5.2微波烧结

2.6性能测试和分析方法

2.6.1线收缩率与密度测量

2.6.2硬度测试与拉伸实验

2.6.3显微结构分析

第三章微波烧结过程与现象分析

3.1引言

3.2微波加热曲线分析

3.3金属可被微波加热的迹象与证据

3.3.1实验现象

3.3.2理论分析

3.4微波加热过程中的热点与热失控现象

3.4.1热点与热失控现象

3.4.2出现热点与热失控的原因

3.4.3避免出现热点与热失控的措施

3.5影响微波加热的因素

3.5.1微波起始输入功率对升温速度的影响

3.5.2粉末粒度对升温速度的影响

3.5.3压坯相对密度对升温速度的影响

3.5.4试样大小、形状对升温速度的影响

3.6本章小结

第四章微波烧结工艺因素对材料性能与组织影响规律研究

4.1引言

4.2微波烧结工艺及压制压力对试样烧结性能的影响

4.2.1压制压力对试样密度与线收缩率的影响

4.2.2烧结工艺参数对试样密度与收缩率的影响

4.3烧结工艺对试样力学性能的影响

4.3.1烧结工艺对试样硬度的影响

4.3.2烧结工艺对试样强度与伸长率的影响

4.4微波烧结试样断口分析

4.5 小结

4.6微波烧结与常规烧结试样性能分析比较

4.6.1微波烧结与常规烧结试样密度比较

4.6.2微波烧结与常规烧结试样硬度比较

4.6.3常规烧结与微波烧结试样抗拉强度和伸长率比较

4.6.4微波烧结与常规烧结试样断口组织分析

4.7本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

附录Ⅰ 参考文献

附录Ⅱ 发表的论文

致谢