體積密度熱循環(huán)性影響

體積密度隨壓制壓力的增大而增大，當(dāng)壓制壓力增大到900 MPa 以上時(shí)，其體積密度就開始趨近于銅的真密度。而本文研究的復(fù)合材料體積密度很難到達(dá)這一值，其主要原因是石蠟的加入量較大。因?yàn)槭灥拿芏容^小，一般在0.88～0.915 g/cm3，從而影響了整個(gè)復(fù)合材料的密度。由于溫敏復(fù)合材料在實(shí)際應(yīng)用中，受外部溫度變化，而產(chǎn)生體積膨脹。其膨脹后體積密度會(huì)減小，為了使其溫敏材料達(dá)到原始體積密度，一般在應(yīng)用設(shè)備中都會(huì)裝置彈簧使其回復(fù)到初始狀態(tài)。

熱循環(huán)性主要是指納米銅/石蠟復(fù)合材料在經(jīng)加熱和冷卻交替變換后，能保證的體積膨脹率。其體積膨脹率波動(dòng)較小，基本保持在允許范圍內(nèi)，所以當(dāng)體積密度在6.10 g/cm3 時(shí)此復(fù)合材料可能處于一個(gè)飽和狀態(tài)，即在其內(nèi)部可能存在無法避免的孔隙，但對(duì)其材料的體積膨脹率影響較小。若繼續(xù)增大復(fù)合材料的體積密度，則需更大的壓制壓力，同時(shí)可能會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)銅顆粒的加工硬化程度，以及將需要更大的壓制壓力將其回復(fù)到初始狀態(tài)，那么材料在實(shí)際應(yīng)用中，將很難達(dá)到原來的致密狀態(tài) 。

在相同的溫度下，隨著復(fù)合材料體積密度的增大，材料的體積膨脹率也不斷增大。同時(shí)，隨著外界溫度的不斷升高，其體積膨脹率也不斷增大。此過程中，包覆在銅顆粒表面的石蠟，發(fā)生了固相轉(zhuǎn)晶和固-液相變，從而使其體積發(fā)生膨脹。

在復(fù)合材料壓制時(shí)，均是以緩慢加壓方式進(jìn)行。主要是因?yàn)槿绻訅核俾蔬^快，空氣的逸出就比較困難，但孔隙始終存在，這就影響了復(fù)合材料的體積膨脹率。研究中發(fā)現(xiàn)，根據(jù)兩組樣品加熱前的壓縮量差和在加熱后膨脹量的對(duì)比，并不是所有的孔隙在石蠟發(fā)生相變后完全排出，只有部分被填充。這個(gè)填充部分可能來自于試樣的邊界處，而靠近中心部分的孔隙很難被排出， 這可能與復(fù)合材料的流動(dòng)性有關(guān) 。

取少量金屬銅/ 石蠟復(fù)合材料并在石油醚中浸泡兩個(gè)星期，發(fā)現(xiàn)粒子仍粗大，未完全浸泡開，采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡對(duì)壓制后該復(fù)合材料形貌進(jìn)行觀察。復(fù)合材料由于石蠟的粘結(jié)作用仍然團(tuán)聚， 但是已經(jīng)出現(xiàn)開始分散的現(xiàn)象，這和初始狀態(tài)有較大的差別。在球磨前，加入的電解銅粉為樹枝狀，其粒徑大小約為74μm，而在球磨后壓制前為復(fù)合顆粒，且較易分散。這就說明復(fù)合材料在溫壓工藝的環(huán)境下具備了良好的致密度和強(qiáng)度， 并且當(dāng)電子束打在復(fù)合材料上時(shí)， 圖像發(fā)生微移，說明石蠟較好的包覆在銅粉顆粒表面。從而降低了銅粉顆粒的表面能， 提高了復(fù)合材料的穩(wěn)定性。此外，液態(tài)石蠟的加入有效降低了銅粉顆粒在球磨中的團(tuán)聚現(xiàn)象，提高了球磨效率 。

材料在包含實(shí)體積、開口和密閉孔隙的狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量稱為材料的體積密度。在建筑材料中,對(duì)材料的質(zhì)量和體積之比稱為密度。在不同構(gòu)造狀態(tài)下又可分為真密度、表觀密度和堆積密度，而表觀密度又根據(jù)其開口孔分為體積密度和視密度。

新型功能材料的研究與發(fā)展，是當(dāng)今材料科學(xué)的重要課題。由于復(fù)合材料各組分之間能取長補(bǔ)短，極大地彌補(bǔ)了單一材料的缺點(diǎn)。溫敏復(fù)合材料作為其中之一，具有驅(qū)動(dòng)功能，并能夠響應(yīng)外界變化以及當(dāng)外部刺激消除后，能夠恢復(fù)到原始狀態(tài)這一特性，被廣泛的應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)和控制元件等工程中，如恒溫閥、采暖系統(tǒng)中的控溫閥、雙向微驅(qū)動(dòng)器等。那么保證溫控元件的可靠性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性就顯得尤為重要了，因此就需要更好的去探討和研究溫敏材料在相應(yīng)的溫度條件下的體積膨脹率及其影響因素。測(cè)試了納米銅/ 石蠟復(fù)合材料在不同體積密度下的體積膨脹率以及熱循環(huán)性，研究了體積密度對(duì)納米銅/ 石蠟復(fù)合材料熱膨脹性能的影響 。

(1) 體積密度對(duì)納米銅/石蠟復(fù)合材料的熱膨脹性能有顯著的影響，復(fù)合材料的體積膨脹率隨體積密度的增加而增大。

(2) 體積密度為4.62 g/cm3 時(shí)，復(fù)合材料具有良好的體積膨脹率。

(3) 50℃時(shí)，體積密度為4.62 g/cm3 時(shí)復(fù)合材料具有較好的熱循環(huán)性， 過大的體積密度會(huì)影響復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性 。2100433B

在均勻磁化物質(zhì)中，被材料體積吸收的總能量除以材料的體積。

《計(jì)量學(xué)名詞》。