ICF用納米金屬銅、銀和鋁材料的制備、微結(jié)構(gòu)表征和性能研究.pdf

1、采用自懸浮定向流方法制備金屬Cu、Ag和Al納米粉體和真空手套箱技術(shù)進(jìn)行隔絕空氣防氧化裝料，然后在情性氣體保護(hù)下由可控制精密液壓機(jī)進(jìn)行冷(高)壓和真空溫壓技術(shù)分別制備出相對(duì)密度分別為96.7％、98.1％和98.5％左右的納米Cu、Ag和Al塊體材料，對(duì)壓制過程的工藝技術(shù)、納米晶體材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，得到如下主要結(jié)果： (1)采用自懸浮定向流法制備金屬Cu納米粉體。在10％He和90％Ar的混合氣流中和在A

2、r氣氣流中制備的納米Cu粒子形貌呈球形、平均粒度分別為45nm左右和60nm；納米Cu粒子表面Cu和0元素的原子比為94.88：5.12，有少量氧化亞銅和氧化銅的混合物存在，但在其(包括熱分析后的殘留物)表面中未發(fā)現(xiàn)Ar和N元素。 (2)在He氣和Ar氣流中制備的納米Ag粉的平均粒徑分別為15nm和80nm；在He氣流中制備的粒徑小些，顆?；緸榍蛐巍Ｈ埸c(diǎn)為959.7℃，比粗晶銀的熔點(diǎn)(961.93℃)低2.23℃。 (

3、3)在Ar氣流中制備的納米Al粉的平均粒度為50nm的球形金屬納米Al粉，放置半年后含氧量(Wt％)為8.2％。在Ar氣流中，新納米鋁粉的熔點(diǎn)為649.7℃。在納米鋁粉中未發(fā)現(xiàn)Ar元素存在；而在N<,2>氣流中進(jìn)行熱分析后的納米鋁粉殘余物中發(fā)現(xiàn)有N元素，說明納米鋁粉在熱分析的加熱過程中與N發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。 (4)對(duì)于冷壓法制備金屬納米晶體Cu樣品而言，壓力對(duì)最終樣品的密度影響很大，密度隨著壓力的升高而增大。材料的熱穩(wěn)定性好，晶粒

4、度未退火時(shí)為19.9nm，微應(yīng)變?yōu)?.233％。200℃退火三小時(shí)后，晶粒長大不明顯，約為30.5nm，微應(yīng)變?yōu)?.18％。。正電子湮沒測試表明材料中的微觀缺陷主要是單空位及空位團(tuán)，大空隙的含量很少，隨著壓制壓力的增大，材料中的空位團(tuán)的相對(duì)含量增加，單空位減少，微空隙基本不變。 (5)冷壓法制備金屬納米晶體Cu樣品的顯微硬度為1.55～1.90GPa，約為常規(guī)粗晶Cu材料的3～4倍；電阻率在室溫下約為1.56×10<'-7>Ω·

5、m，是粗晶Cu在室溫下電阻率(0.167×10<'-7>Ω·m)的9倍。納米Cu塊體材料作靶的激光轉(zhuǎn)換成X射線(Ka線)的轉(zhuǎn)換效率在一激光強(qiáng)度為3×10<'18>W/cm<'2>時(shí)，比常規(guī)Cu材料高5倍。有較好的應(yīng)用前景。 (6)冷壓法制備的金屬納米晶體Al、Ag的樣品在室溫下顯微硬度分別為2.11、1.26GPa。分別是粗晶Al的14倍，粗晶Ag的2.5倍。它們的熔點(diǎn)分別為645.9℃和955.9℃，表現(xiàn)出納米材料低熔點(diǎn)的特點(diǎn)

6、。室溫下納米晶體Ag的電阻率為1.475×10<'-7>Ω·m，是粗晶銀在室溫下的電阻率(1.59×10<'-8>Ω·m)的9倍。 (7)用真空溫壓法成功制備了相對(duì)密度分別為96.15％、99.66％、97.9％的納米金屬Cu、Ag和Al塊體材料，壓力增大，延長保壓時(shí)間，提高壓制溫度，均有利于其密度的提高。它們的顯微硬度分別為3.8GPa、1.2 GPa、1.65 GPa，是相應(yīng)普通粗晶材料的8倍、3倍和5倍，體現(xiàn)了納米金屬塊體