碳納米管銅基復合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著現代工業(yè)技術的迅猛發(fā)展以及人們對銅及其合金的性能要求的不斷提高，傳統(tǒng)的銅合金已經不足以滿足人們的需要，而銅基復合材料的出現打破了合金性能的局限。碳納米管(CNTs)因其獨特的結構和性能，被視為銅基復合材料的理想增強體材料，但碳納米管易團聚不易分散，因而解決其與銅復合時的分散和界面結合問題才能提高復合材料的最終性能。
　　本文通過對CNTs進行表面化學預處理和表面化學鍍，機械球磨制備復合粉體，最后經模壓成形和真空氣氛燒結，制得碳

2、納米管銅基復合材料，研究了球磨轉速、球磨時間和CNTs質量分數對CNTs與銅粉的復合粉體分散性的影響以及鍍銅CNT質量分數對碳納米管銅基復合材料的力學、電學、組織性能等的影響。又通過計算機數值模擬研究了碳納米管銅基復合材料發(fā)生塑性變形時內部碳納米管的定向排列或者定向分布問題。得出以下結論:
　　(1)實驗采用化學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合性。在CNTs化學鍍銅前，對CNTs進行預處理，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。實驗選擇的化學鍍溫度為80℃，pH值為12.5。經化學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)機械球磨的最佳實驗條件為:轉速350 r/min、時間2小時。復合材料的硬度隨CNTs質量分數的增加先增大后減小，質量分數0.75％左右硬度最佳，相對于粉末冶金純銅提高了11％。隨著CNTs質量分數的增加，其密度和致密度不斷減小，導電性

4、也不斷降低，0.75％時，電導率為45.24 MS/m，相對與粉末冶金純銅僅降低了7％。添加質量分數為0.75％的鍍銅碳納米管制備的銅基復合材料兼具良好電性能和優(yōu)異的力學性能。
　　(3)碳納米管銅基復合材料發(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。
　　化學鍍銅與粉末冶金相結合，可以有效改善復合材料的最終性能，是開發(fā)高性能銅基復合材料的有效方法。而計算機仿真模擬CNTs的定向排列對制備高強