CNTsSiCCu复合材料制备及性能.pdf

第38卷 增刊2 稀有金属材料与工程 V01．38，Suppl．2 2009年12月 RAREM[ETALMATERIALSANDENGINEERING December2009 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 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 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 MPa。 材料相比，添加12％CNTs的12cNTs／18SiC／70Cu样品，抗弯强度提高了21．45 关键词：CNTs／SiC／Cu复合材料；制备工艺；性能 333 中图法分类号：TB 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 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【卜31。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， 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【¨】。 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 突然增加而导致滑动摩擦系统整体失效【7】。由于碳纳 RVJ．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 材料的制备及性能进行了初步研究。 体积密度，利用HV-1000型显微硬度计测试显微硬度； Roell 在Zwickz030试验机上测试样品的抗弯强度。 1 实 验 2结果与讨论 实验原料主要为碳纳米管、SiC颗粒(-15pm)、 CuS04．5H20和Zn粉等。CNTs／SiC／Cu复合材料的配方 按体积比设计，其中Cu为70％，CNTs分别为0、3％、 5％、8％和12％，其余为SiC。 包裹在碳纳米管表面的细小Cu颗粒因表面能高而被 先将酒石酸钾钠、EDTA．2Na加入0．5氧