W-Cu体系金属料浆和流延膜的制备及其性能研究

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W-Cu复合材料在动高压、电子工业以及能源领域有广泛的应用。如W-Cu密度梯度材料中W和Cu密度落差大，可以拓宽密度梯度材料的密度范围，是密度梯度材料的优选体系之一，在动高压物理研究中具有重要价值。其次，W-Cu梯度复合材料由高熔点、低膨胀率、高强度的W和高导热性的Cu组成，具有导热性能良好和热膨胀率低等特点，也是一种较为理想的热沉材料。流延法因其操作简单、生产成本低、效率高以及流延膜组分可控等优点成为W-Cu复合材料制备的优选方法之一。
　　流延料浆和流延膜的制备是流延法制备复合材料的关键，复合材料的性能在很大程度上取决于流延膜的优劣。因此，本论文的主要工作是制备一种适合流延的高性能W-Cu料浆及满足复合材料成型的W-Cu流延膜。
　　本文分别采用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为粘结剂，Hypermer KD-1作为分散剂，聚乙二醇(PEG)作为增塑剂，并通过二次球磨的方式对金属粉和有机试剂均匀混合，制备W-Cu金属流延料浆。研究发现，当金属粉固相含量或粘结剂含量增多，料浆的粘度会随之增大；粘结剂PMMA含量为4wt％或PVB含量为3wt％时可以制备出固相含量分别高达80wt％和65wt％的W-Cu金属料浆，其粘度分别为467.7mPa·s和1233mPa·s；当PMMA或PVB用量为4wt％～5wt％时，W-Cu料浆稳定系数DC>0.9，稳定性良好；所制备的W-Cu流延料浆符合Herschel-Bulkley流体动力学模型，粘度适中，呈剪切变稀趋势，不表现出时间相关性，适宜流延成型，为流延成型W-Cu薄膜奠定了良好的研究基础。
　　本文通过料浆除泡、流延及恒温干燥等步骤制备出不同组分的W-Cu流延膜，并对其结构与性能进行研究。研究表明，以PVB作为粘结剂制备的W-Cu流延膜中颗粒被紧密包覆，而以PMMA作为粘结剂制备的W-Cu流延膜中存在大量孔洞，前者拉伸强度高，且都可进行初加工；PVB或PMMA添加量为4.0wt％时，流延膜表面均匀性较好，粘结剂含量≥4.0wt％时，流延膜在厚度方向上的均匀性好；以PMMA为粘结剂制备的W-Cu流延膜密度高于以PVB为粘结剂制备的流延膜，且随粘结剂含量增加，流延膜密度先增大后减小；所制备的流延膜厚度分布均匀，通过H-B流体动力学模型对流延膜厚度进行预测，平均误差为5.5％，最大误差小于10％。

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作者
池晨;
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作者单位

武汉理工大学;

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授予单位武汉理工大学;
学科材料学
授予学位硕士
导师姓名张联盟,罗国强;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类金属复合材料;
关键词
流延料浆; WCu复合材料; 流延薄膜; 流变性; Herschel-Bulkey;

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