碳納米管銅基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)銅及其合金的性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的銅合金已經(jīng)不足以滿足人們的需要，而銅基復(fù)合材料的出現(xiàn)打破了合金性能的局限。碳納米管(CNTs)因其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，被視為銅基復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體材料，但碳納米管易團(tuán)聚不易分散，因而解決其與銅復(fù)合時(shí)的分散和界面結(jié)合問題才能提高復(fù)合材料的最終性能。
　　本文通過對(duì)CNTs進(jìn)行表面化學(xué)預(yù)處理和表面化學(xué)鍍，機(jī)械球磨制備復(fù)合粉體，最后經(jīng)模壓成形和真空氣氛燒結(jié)，制得碳

2、納米管銅基復(fù)合材料，研究了球磨轉(zhuǎn)速、球磨時(shí)間和CNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)CNTs與銅粉的復(fù)合粉體分散性的影響以及鍍銅CNT質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)碳納米管銅基復(fù)合材料的力學(xué)、電學(xué)、組織性能等的影響。又通過計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬研究了碳納米管銅基復(fù)合材料發(fā)生塑性變形時(shí)內(nèi)部碳納米管的定向排列或者定向分布問題。得出以下結(jié)論:
　　(1)實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)鍍的方法在碳納米管表面鍍銅，以改善碳納米管的潤濕性和界面結(jié)合性。在CNTs化學(xué)鍍銅前，對(duì)CNTs進(jìn)行預(yù)處理，通過純化和氧

3、化來改善CNTs的分散性，又通過敏化處理和活化處理增加CNTs上的活性點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)選擇的化學(xué)鍍溫度為80℃，pH值為12.5。經(jīng)化學(xué)鍍銅處理后可以在碳納米管表面獲得一層均勻的納米銅顆粒沉積。
　　(2)機(jī)械球磨的最佳實(shí)驗(yàn)條件為:轉(zhuǎn)速350 r/min、時(shí)間2小時(shí)。復(fù)合材料的硬度隨CNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加先增大后減小，質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.75％左右硬度最佳，相對(duì)于粉末冶金純銅提高了11％。隨著CNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其密度和致密度不斷減小，導(dǎo)電性

4、也不斷降低，0.75％時(shí)，電導(dǎo)率為45.24 MS/m，相對(duì)與粉末冶金純銅僅降低了7％。添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.75％的鍍銅碳納米管制備的銅基復(fù)合材料兼具良好電性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。
　　(3)碳納米管銅基復(fù)合材料發(fā)生塑性變形后，碳納米管在基體分布隨之發(fā)生變化，碳納米管的彎曲程度有所減小。
　　化學(xué)鍍銅與粉末冶金相結(jié)合，可以有效改善復(fù)合材料的最終性能，是開發(fā)高性能銅基復(fù)合材料的有效方法。而計(jì)算機(jī)仿真模擬CNTs的定向排列對(duì)制備高強(qiáng)