SPS烧结CNTs/Cu纳米复合材料的制备与性能
发布时间：2021-07-07 08:38
综述了国内外关于放电等离子体烧结（SPS）制备CNTs/Cu纳米复合材料的研究成果,总结了目前CNTs/Cu纳米复合材料制备中的关键问题,即CNTs的均匀分散问题。针对此给出了主要的分散方法,并分别对各种分散方法和试验结果进行了简要的概述。归纳了SPS烧结CNTs/Cu纳米复合材料的物理和力学性能,在此基础上讨论了CNTs在Cu基纳米复合材料中的强化作用。
【文章来源】：燕山大学学报. 2020,44(01)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
颗粒复合法制备CNTs/Cu复合材料的光学显微图和微观结构演变图
分子级分散法是当前获得CNTs均匀分布和高的界面强度的有前途的技术之一[24-25],利用这一技术制备的CNTs/Cu纳米复合材料,其力学和电性能得到提高,且CNTs分布均匀。处理过程有4个步骤:1)通过酸处理纯化和功能化CNTs;2)向CNTs悬浊液中添加前体醋酸铜并进行超声降解生成CNTs/Cu的离子前驱体;3)煅烧离子前驱体;4)在氢气氛中将CNTs/CuO或CNTs/Cu2O复合粉末还原为CNTs/Cu纳米复合粉末[10,26]。图7 CNTs/Cu和W-CNTs/Cu复合材料热导率的理论值和实验值
图6 SPS制备5% W-CNTs/Cu复合材料的TEM图像煅烧和还原后的复合粉末典型SEM图像如图8所示,该方法可以将CNTs成功地植入到CuO相,并在还原后仍然保持嵌入。因此,经过分子水平分散法和SPS烧结的复合材料可以达到预期的高密度。0%,5%和10% MWCNTs/Cu样品的相对密度分别为99.2%,99.0%和98.9%[10],并且其承载力也得到了改善,最终达到了令人满意的高强度。从力学性能的角度来看,硬度增加是由于CNTs/Cu界面强的粘结效应、相对密度的增加和CNTs的均匀分布,同时获得了优异的摩擦性能。耐磨性的增强是由于在滑动磨损过程中,CNTs阻止了Cu颗粒的剥离。如图9所示,在Cu和CNTs/Cu复合材料的磨损表面可以清楚地观察到,纯Cu的磨损表面由一些脱落的薄片组成,而CNTs/Cu复合材料表面则比较平整干净。CNTs会阻碍Cu颗粒的分离,并使它们保持在表面之下。另外,有些CNTs被拔出,在磨损表面充当润滑剂,减少了磨损损失[10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯增强金属基纳米复合材料的研究进展[J]. 张丹丹,郭长虹,勾兴军,战再吉. 燕山大学学报. 2014(06)
[2]Fabrication and thermal conductivity of copper matrix composites reinforced by tungsten-coated carbon nanotubes[J]. Jun-hui Nie 1),Cheng-chang Jia 1),Xian Jia 1),Yi Li 1,2),Ya-feng Zhang 1),and Xue-bing Liang 1) 1) School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2) China Iron & Steel Research Institute Group,Beijing 100081,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(05)
[3]碳纳米管复合材料的研究应用现状与展望[J]. 郭铁波,杨庆祥. 燕山大学学报. 2006(01)
本文编号：3269313
【文章来源】：燕山大学学报. 2020,44(01)北大核心
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
颗粒复合法制备CNTs/Cu复合材料的光学显微图和微观结构演变图
分子级分散法是当前获得CNTs均匀分布和高的界面强度的有前途的技术之一[24-25],利用这一技术制备的CNTs/Cu纳米复合材料,其力学和电性能得到提高,且CNTs分布均匀。处理过程有4个步骤:1)通过酸处理纯化和功能化CNTs;2)向CNTs悬浊液中添加前体醋酸铜并进行超声降解生成CNTs/Cu的离子前驱体;3)煅烧离子前驱体;4)在氢气氛中将CNTs/CuO或CNTs/Cu2O复合粉末还原为CNTs/Cu纳米复合粉末[10,26]。图7 CNTs/Cu和W-CNTs/Cu复合材料热导率的理论值和实验值
图6 SPS制备5% W-CNTs/Cu复合材料的TEM图像煅烧和还原后的复合粉末典型SEM图像如图8所示,该方法可以将CNTs成功地植入到CuO相,并在还原后仍然保持嵌入。因此,经过分子水平分散法和SPS烧结的复合材料可以达到预期的高密度。0%,5%和10% MWCNTs/Cu样品的相对密度分别为99.2%,99.0%和98.9%[10],并且其承载力也得到了改善,最终达到了令人满意的高强度。从力学性能的角度来看,硬度增加是由于CNTs/Cu界面强的粘结效应、相对密度的增加和CNTs的均匀分布,同时获得了优异的摩擦性能。耐磨性的增强是由于在滑动磨损过程中,CNTs阻止了Cu颗粒的剥离。如图9所示,在Cu和CNTs/Cu复合材料的磨损表面可以清楚地观察到,纯Cu的磨损表面由一些脱落的薄片组成,而CNTs/Cu复合材料表面则比较平整干净。CNTs会阻碍Cu颗粒的分离,并使它们保持在表面之下。另外,有些CNTs被拔出,在磨损表面充当润滑剂,减少了磨损损失[10]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨烯增强金属基纳米复合材料的研究进展[J]. 张丹丹,郭长虹,勾兴军,战再吉. 燕山大学学报. 2014(06)
[2]Fabrication and thermal conductivity of copper matrix composites reinforced by tungsten-coated carbon nanotubes[J]. Jun-hui Nie 1),Cheng-chang Jia 1),Xian Jia 1),Yi Li 1,2),Ya-feng Zhang 1),and Xue-bing Liang 1) 1) School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2) China Iron & Steel Research Institute Group,Beijing 100081,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2012(05)
[3]碳纳米管复合材料的研究应用现状与展望[J]. 郭铁波,杨庆祥. 燕山大学学报. 2006(01)
本文编号：3269313
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