CNTs／SiC／Cu复合材料制备及性能.pdfVIP

第38卷 增刊 2 稀有金属材料与工程 Vo1．38，Supp1．2 2009焦 12月 RAREMETALh螂 ERIAISANDENGINEERING December 2009 CNTs／SiC／Cu复合材料制备及性能 许红亮，范冰冰，张 锐，王海龙，韩永久，范 军 (郑州大学，河南 郑州 450001) 摘 要 ：以碳纳米管(CNTs)、碳化硅(SIC)粉体、锌 (Zn)粉和 CuSO4．5H2O为主要原料 ，用化学镀的方法制备 CNTsC／u 复合粉体，再采用非均相沉淀法制备CNTs／SiC／Cu复合粉体 。在 750℃、100MPa的制度下进行真空热压烧结后制得 CNTs／sic／cu复合材料 ，其中Cu的含量 (体积分数，下同)为 7O％，CNTs的含量 (体积分数，下同)分别为 0，3％， 5％，8％，12％。利用 XRD、SEM 分析样 品的物相组成和显微结构 ；利用阿基米德排水法、显微硬度计、三点弯 曲法 测试 了复合材料 的密度、显微硬度和抗弯强度。结果表 明，随着碳纳米管含量的增加 ，CNTs／SiC／Cu复合材料 的密度、 显微硬度和抗弯强度等性能发生相应变化，其中，抗弯强度呈现逐渐升高趋势。与未添加碳纳米管的30SiC／70Cu复合 材料相比，添加 12％cNTs的 12CNTs／18SiC／70Cu样 品，抗弯强度提高了21．45MPa。 关键词：cNTs／siCC／u复合材料 ；制备工艺；性能 中图法分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1002．185X(2009)$2．0521．04 铜基复合材料被广泛用作电子元件材料、滑动材 mol／LCuSO4．5H2O溶液中，然后加入经过纯化、敏化、 料、触头材料、集成电路散热板及耐磨器件等。由于 活化处理的碳纳米管，所得溶液超声20min后 ，于70℃ 碳化硅 (sic)颗粒具有高强度、高硬度、高耐磨、耐腐 下进行磁力搅拌，先、后加入7．0mol／L的NaOH溶液、 蚀和导热性能好等优 点，因此被用作增强相来制备 26mol／L的甲醛溶液，充分反应后，将所得沉淀物过 SiC／Cu金属陶瓷复合材料 1【q】。碳纳米管(CNTs)是 由单 滤、水洗、醇洗、干燥，得到CNTs／Cu复合粉体。 层或多层石墨片卷 曲而成的中空无缝管状纳米材料 ， 将 SiC颗粒加入 CuSO4．5H2O溶液中进行磁力搅 具有 良好的自润滑性能，以及优异的力学、热学、电 拌 ，并 以稀盐酸以调节 pH 值 。然后加入 Zn粉，待 学、光学和耐强酸强碱等性能。因此，CNTs也被用来 Zn和 CuSO 充分反应后 ，加入经过超声分散 的 制备铜基复合材料 4【】。 CNTs／Cu复合粉体，继续搅拌以使二者充分混合，抽 当环境温度超过某一范围时，由单一的SiC颗粒 滤、干燥后，得到CNTs／SiC／Cu复合粉体。 增强的复合材料易发生严重的粘着磨损 ，使得磨损率 将 CNTs／SiC／Cu复合粉体装入石墨模具 中，在 突然增加而导致滑动摩擦系统整体失效[7】。由于碳纳 RVJ一15型真空热压机上于 750℃、100MPa下进行热 米管具有 良好 的自润滑性能，将碳纳米管和 SiC颗粒 压烧结，制得CNTs／SiC／Cu复合材料。 作为混杂增强体同时添加到铜基体中，充分利用二者 利用X’PertPRO型x射线衍射仪分析样品的物 的协同作用，有可能制备出具有较好摩擦 、磨损性能 相组成，利用 CSM．950扫描 电子显微镜分析显微结 的铜基复合材料。因此，本工作对 CNTs／SiC／Cu复合 构。根据阿基米德原理测试 CNTs／SiC／Cu复合材料的 材料的制备及性能进行了初步研究。