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《湖南大学》 2017年
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纳米相增强铜复合材料的制备及性能研究

陈塘生  
【摘要】:纳米氧化铝弥散强化铜基复合材料和新型碳纳米相(碳纳米管、石墨烯)增强铜基复合材料具有较高的力学性能和导电导热性能,在电工电子等领域有着广阔的应用前景。但在制备过程中,由于与铜基体较差的润湿性,这些纳米相极易发生团聚,影响材料的性能。虽然目前已发展出了许多有效的制备方法,但其综合性能不理想,仍不能满足人们对低成本、规模化制备综合性能优良的纳米相增强铜基复合材料的期待。本论文一方面采用溶液燃烧法直接制备了氧化铝铜复合粉末和碳纳米管铜复合粉末;另一方面以溶液燃烧法制备的多孔片状氧化亚铜为前驱体通过静电辅助溶液混合法,分别制备了还原氧化石墨烯/铜和碳纳米管/铜复合粉,并结合粉末冶金工艺制备了相应复合材料。研究了三种纳米相对材料微观结构和显微硬度以及电导率的影响。1.通过溶液燃烧-还原-压制-烧结的工艺制备了不同含量的氧化铝弥散强化铜基复合材料。扫面电镜表明氧化铝在铜基体中分散均匀,并且随着其含量的增加,铜晶粒不断细化。在模压成型压力550Mpa和烧结温度1000℃工艺条件下所制备的复合材料性能最佳。氧化铝含量为0.5wt%时,复合材料的维氏硬度提高了91HV,且仍保持较高的电导率(90%IACS)。2.以硝酸铜和蔗糖为原料采用溶液燃烧法制备了多孔片状结构氧化亚铜,并以其为前驱体与氧化石墨烯进行溶液混合制备复合粉,再压制烧结得到复合材料。结果表明还原氧化石墨稀在铜基体中有序均匀分散。还原氧化石墨烯含量为1wt%时,复合材料的电导率高达90%IACS的同时,硬度提高了26.3%。加入氧化铝后,硬度显著提高,是纯铜的4倍。3.分别采用溶液燃烧法和以燃烧制备的氧化亚铜为前驱体的静电辅助溶液混粉法制备了碳纳米管增强铜基复合材料。水溶液混粉法由于两相缺乏有效的结合,烧结后碳纳米管与铜基体出现了分离;而燃烧法制备的复合材料两相结合较好,材料的各项性能也优于水溶液混粉法。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TB333

【参考文献】
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