水热法制备氧化锆增强铜基复合粉体的研究【摘要】论文采用水热法制备ZrO2/Cu复合粉体，使用电子扫描显微镜观察复合粉体中ZrO2的分布，通过能谱分析研究了复合粉体中ZrO2和Cu基体的结合方式。研究结果表明ZrO2均匀附着在Cu基体的表面，颗粒尺寸一般小于0.1μm，复合粉体中氧化锆和铜基体的结合面相容性非常好，界面结合可靠，并且基体组织无杂质。【Abstract】Inthispaper，ZrO2/Cucompositepowdersarepreparedbyhydrothermalmethod，andthedistributionofZrO2inthecompositepowderwasobservedbyelectronmicroscope.ThebindingmodeofZrO2andCumatrixinthecompositepowderwasstudiedbyenergyspectrumanalysis.TheresultsshowthatZrO2evenlyattachedonthesurfaceofCusubstrate，thepsizeisgenerallylessthan0.1μm.Thejointfaceofzirconiaandcoppermatrixinthecompositepowderisverygoodandreliable，andthereisnoimpurityinthematrix.【关键词】水热法；氧化锆；铜基复合材料【Keywords】hydrothermalmethod；zirconia；coppermatrixcomposites【】TQ016【文献标志码】A【】1673-1069（2017）05-0184-021引言目前，国内外铜基复合材料研究的重点在于其高强度、高导电、耐热性以及高耐磨性，近年来虽然也取得了一定的成果，但是仍存在很多问题。选择合适的增强相是制备铜基复合材料最大的难点，在所有的金属氧化物中，氧化锆的高温热稳定性最好，又拥有与金属材料较为接近的热膨胀系数，再加上氧化锆的相变增韧等特性，以及良好的机械性能和热物理性能，使之成为金属基复合材料中性能优异的增强相[1]。本课题采用了水热法制?溲趸?锆质量分数为10%的铜基复合材料，并对基体与增强相之间的结合形式进行分析。2实验方法2.1实验原料及性质实验所用原料：ZrOCl2?8H2O、CuSO4?5H2O、氢氧化钠、蒸馏水。2.2实验器材铁架台、漏斗、250ml玻璃烧杯两个、800ml玻璃烧杯、塑料烧杯、玻璃棒、滤纸、电子天平、药匙、PH试纸、坩埚、箱式电阻炉、陶瓷研钵、样品袋。2.3化学反应式CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu（OH）2↓（1）ZrOCl2+2NaOH+H2O=Zr（OH）4↓+2NaCl（2）（1）+（2）：ZrOCl2+4NaOH+CuSO4+H2O=Zr（OH）4↓+CuOH2↓+2NaCl+Na2SO42.4实验设计①根据化学方程式计算出，制作氧化锆质量分数为10%的铜基复合粉末所需氧氯化锆和硫酸铜的重量，并分别溶解于两个玻璃烧杯中。②取适量氢氧化钠，放入塑料烧杯中，加水溶解。③把两个玻璃烧杯中溶解好的药品混合，滴入配置好的氢氧化钠溶液，并用玻璃棒充分搅拌，用pH试纸测量pH值，直至pH>9时停止滴加氢氧化钠，并静置两小时，以保证反应充分进行。④把静置后的溶液进行过滤，将过滤出来的沉淀进行初步干燥，然后装入样品袋。⑤把制备的沉淀放入坩埚中，再把坩埚放入箱式电阻炉中，在150℃下干燥3小时，充分干燥后，再在400℃下灼烧两小时，这样就得到了ZrO2、CuO复合粉末。⑥混合粉末用H2在500℃下还原，得到ZrO2、Cu复合粉末。3实验结果与分析由表格中的数据可知试样中的主要元素为Cu，同时含有少量的Zr和微量的S，并且经计算，ZrO2的含量为8.3%，接近10%，所以，试样是以Cu为基体，以ZrO2为第二相增强体，复合粉体是ZrO2颗粒弥散强化的Cu基复合材料，亚微米ZrO2颗粒均匀地分布在Cu基体上。并且通过EDS分析可知，增强相ZrO2与基体Cu的界面处没有生成新的化合物，也没有析出相，可以确定界面结合方式为原子直接结合，这种界面结合方式与其他方式相比具有极大的稳定性。图3-2是一张典型的ZrO2/Cu复合粉末的电子扫描显微镜照片。在图片中黑色部分是导电胶，白色毛刺状不规则球形物质是铜基质，其平均尺寸在1μm左右，其表面的颗粒物是第二相增强体ZrO2颗粒，在基质中原位生成的第二相颗粒ZrO2是球状的，他们的尺寸在0.05μm到0.1μm之间。在扫描显微镜照片中我们可以看到基体铜的颗粒大小不一，绝大多数近似球体，也有一小部分是不规则毛刺状，这种现象的存在是因为用氢气还原CuO的时候，还原温度和加热时间的不同造成的，还原温度高、加热时间长，会使基体颗粒增大，出现烧结现象，这样就形成了毛刺状不规则颗粒。采用低温还原氧化铜可以消除还原时铜粉颗粒...