粉末冶金CNTs/Cu复合材料的显微组织与力学性能

彭刚，蔡晓兰，周蕾，郭鲤，张文忠，王子阳，朱伟



粉末冶金CNTs/Cu复合材料的显微组织与力学性能

彭刚，蔡晓兰，周蕾，郭鲤，张文忠，王子阳，朱伟

(昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明 650093)

对碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)进行化学镀铜，然后采用粉末冶金法制备CNTs含量(质量分数，下同)为0~4%的CNTs增强铜基复合材料(CNTs/Cu)。研究CNTs含量、成形压力以及后续处理工艺对CNTs/Cu复合材料组织及力学性能的影响。结果表明：化学镀铜后的CNTs，CNTs与铜界面结合良好；与Cu粉混合球磨后，镀铜的CNTs嵌入铜基体中，其管状结构没有遭到明显破坏；随CNTs含量增加，CNTs/Cu复合材料的硬度提高，抗拉强度先增大后减小，CNTs的最佳含量(质量分数)为1%；复合粉体的最佳成形压力为1 400 MPa；异步冷轧比复压更有利于提高复合材料的抗拉强度与显微硬度；经过异步冷轧处理的1% CNTs/Cu复合材料的抗拉强度达350.05 MPa，比纯铜提高1倍，显微硬度HV为196.2，比纯铜提高32.03%。

碳纳米管；化学镀；高能球磨；力学性能

铜及铜合金常用于引线框架、电触头、高铁线缆以及电动机电线等领域[1−2]，但由于强度不够高，一些要求高强度、高导电以及高耐磨的环境下无法应用。碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)因具有极高的热导率[3]和较低的热膨胀系数[4]以及优异的力学性能[5−6]，可用其制备高强度的CNTs/Cu复合材料。CNTs/Cu复合材料的制备方法主要有分子水平复合法[7−8]、放电等离子烧结法[9−10]以及粉末冶金法[11−12]。采用分子水平复合法虽能使CNTs均匀地分散在CNTs/Cu复合材料中，但CNTs与铜基体的界面结合强度较低。放电等离子烧结法具有升温速率快、烧结时间短的优点，但不能保证CNTs均匀分散在复合材料中。……