镀W碳纳米管增强Mg基复合材料的力学和电学性能

以羰基钨为前驱体,采用金属有机化学气相沉积在碳纳米管表面镀覆了金属W。利用磁力搅拌混粉和放电等离子体烧结制备了镀W碳纳米管(W-CNTs)/Mg复合材料,并研究了W-CNTs含量对材料力学性能和电导率的影响。结果表明:W-CNTs含量为0.75%(质量分数,下同)时,复合材料抗拉强度和维氏硬度最大,较纯Mg增加了40.1%和35.1%;基体中添加W-CNTs虽然使复合材料电导率下降,但0.75%W-CNTs/Mg复合材料电导率仍可达到纯Mg的94.8%;W-CNTs/Mg复合材料的力学性能和电导率均高于CNTs/Mg复合材料。     

镀W碳纳米管增强Al基复合材料的力学性能与导电率

以羰基钨为前驱体,采用羰基热分解法在碳纳米管表面镀覆了金属W.利用球磨混粉和放电等离子体烧结制备了镀W碳纳米管(W-CNTs)/Al复合材料,并研究了球磨时间和W-CNTs含量对材料力学性能和导电率的影响.结果表明:球磨6h粉体烧结后致密度高达99.5％,接近完全致密;随球磨时间延长,W-CNTs/Al复合材料抗拉强度...     

镀钨碳纳米管增强镁基复合材料的摩擦磨损性能研究

以羰基钨为前驱体, 采用金属有机化学气相沉积在碳纳米管表面镀覆了金属钨, 利用磁力搅拌混粉和放电等离子体烧结制备了镀钨碳纳米管增强镁基复合材料((W-CNTs) /Mg), 研究了W-CNTs质量分数对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明: W-CNTs的加入可对镁基体起到降低摩擦系数、减少磨损量的作用; 当W-CNTs质量分数为0.75%时, 复合材料的摩擦系数和磨损量均最小, 分别较纯镁降低了43.7%和71.4%;增加或降低复合材料中的W-CNTs质量分数, 材料的摩擦系数、磨损量均将增大。(W-CNTs) /Mg复合材料的摩擦磨损性能高于CNTs/Mg复合材料。     

钨铜复合材料制备工艺研究

分别采用直接机械合金化法及氧化物共还原法制备了W-10Cu和W-20Cu复合材料,研究了钨粉粒度、烧结温度和保温时间对钨铜合金显微组织、致密度和电导率的影响。结果表明：随着W粉粒度的增加,直接机械合金化法制备的钨铜合金组织中W晶粒逐渐增大,致密度逐渐降低,电导率逐渐增大。在相同烧结条件下,氧化物共还原法较直接机械合金化法制备的钨铜合金组织中W晶粒尺寸细小,分布均匀,致密度和电导率更高。随着烧结温度的升高,钨铜合金组织中W晶粒尺寸逐渐增大,致密度和电导率逐渐增加。当烧结温度由1 500 ℃增加至1 600 ℃时,氧化物共还原法制备的W-10Cu合金中W平均晶粒尺寸由2.1 μm增加至3.6 μm,致密度由98.2%增加至98.5%,电导率由39.3%IACS增加至39.8%IACS;W-20Cu合金中W平均晶粒尺寸由2.3 μm增加至3.5 μm,致密度由98.4%增加至99.2%,电导率由40.8%IACS增加至41.6%IACS。此外,钨铜合金组织中W晶粒尺寸随着保温时间的增加而逐渐增大。     

热管理领域用碳纳米管/铝复合材料的组织与热学性能研究

采用金属有机化学气相沉积工艺在碳纳米管(CNTs)表面包覆了W金属层。采用磁力搅拌和放电等离子体烧结工艺制备了镀钨碳纳米管(W-CNTs)与CNTs增强的铝基复合材料。组织观察结果表明钨金属层有效的加强了CNTs与Al基体的界面结合。随着W-CNTs含量增加,W-CNTs/Al复合材料的热导率先增加后降低,且当W-CNTs含量体积分数为1.5%时,复合材料获得最大热导率;W-CNTs/Al复合材料的热导率高于CNTs/Al复合材料。热膨胀系数结果表明随CNTs含量增加,复合材料热膨胀系数降低,且W-CNTs/Al热膨胀系数低于CNTs/Al复合材料。     

镀钨碳纳米管/铝复合材料的摩擦磨损性能

采用球磨混粉和放电等离子体烧结制备了镀钨碳纳米管/铝(W-CNTs/Al)复合材料,对复合材料组织形貌进行了透射电镜和扫描电镜观察,研究了W-CNTs含量和摩擦实验载荷对复合材料摩擦系数、磨损量和表面磨损形貌的影响.结果表明:低含量的W-CNTs可实现在A1基体中的良好分散,但高含量的W-CNTs会形成团聚体.随W-CNTs含量增加,复合材料的摩擦系数和磨损量均先减小后增加,且当W-CNTs含量为0.75％(质量分数)时,复合材料的摩擦系数和磨损量较纯A1分别降低了24.4％和39.1％.随实验载荷增加,复合材料摩擦系数变化不明显,但磨损量增大显著,材料表面磨损粗糙度也增加.     

放电等离子烧结温度对TiB2/Al复合材料结构与性能的影响

以铝粉为基体、二硼化钛颗粒为增强体,采用放电等离子烧结(SPS)技术制备TiB₂/Al复合材料,研究了不同烧结温度(500、525、550℃)对复合材料的物相组成、致密度、显微硬度、抗拉/抗压性能的影响。结果表明,所制备复合材料主晶相为α-Al,烧结温度高于525℃时析出少量TiB₂相;随着烧结温度升高,复合材料的致密度、硬度、抗拉强度和抗压强度均呈现先增大后减小的趋势,伸长率和压缩率则先减小后增大;烧结温度为525℃时,复合材料的综合性能最佳,致密度和显微硬度(HV)分别获得最高值98.57%和49.83,抗拉强度(84.9 MPa)和抗压强度(265.1 MPa)也达到最大值;烧结温度偏高时(550℃),材料内部形成孔洞,拉伸过程中出现穿晶断裂现象。     

金刚石/硅复合材料的制备和导热性能

为探索新型热沉用散热材料,采用高温高压方法烧结制备了金刚石/硅复合材料,并研究了金刚石大小粒度混粉、金刚石含量、渗硅工艺以及金刚石表面镀钛对复合材料的致密度和导热性能的影响.结果表明:在大粒度金刚石粉中掺入小粒度金刚石粉、渗硅和金刚石表面镀钛处理都可提高金刚石/硅复合材料的致密度和热导率;随着金刚石含量增大,复合材料热导率提高;其中75/63μm镀钛金刚石颗粒与40/7μm金刚石颗粒的混粉,当混粉质量分数为95%时,在4～5GPa、1400℃高温高压渗硅烧结,金刚石/硅复合材料的热导率可高达468.3W·m^-1·K^-1.     

微波烧结温度对CNTs/Cu复合材料结构和性能的影响

结合液相混合方法、微波烧结技术和冷轧技术制备碳纳米管增强铜基（carbon nanotubes reinforced copper-matrix,CNTs/Cu）复合材料,研究不同烧结温度对于CNTs/Cu复合材料微观形貌、力学性能及物理性能的影响。结果表明,采用液相混合法制备出粒径为200~500 nm、碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合粉体,碳纳米管均匀分散在铜颗粒中,并与之形成良好结合界面。CNTs/Cu复合材料的相对密度、硬度、电导率随着烧结温度的升高先增大后减小,在烧结温度为1000℃时达到最佳。制备的碳纳米管质量分数为0.5%的CNTs/Cu复合材料组织均匀、孔隙数量及尺寸较少,相对密度为95.79%,硬度为HV 80.9,电导率为81.8% IACS。经冷轧处理后,CNTs/Cu复合材料拉伸强度达到218 MPa,延伸率保持37.75%。由此可见,微波烧结技术是一种制备高性能CNTs/Cu复合材料的理想方法。     

微波烧结碳纳米管增强铜基复合材料的显微组织与力学性能

通过微波烧结与轧制相结合,制备碳纳米管(carbon nanotube,CNTs)增强铜基复合材料(CNTs/Cu),对该材料的显微组织、致密度、硬度和抗拉强度等进行分析与测试,并通过正交试验优化工艺参数。结果表明:CNTs的最佳含量(质量分数)为2.0%,在烧结温度为1 000℃,保温时间为30 min条件下制备的2.0%CNTs/Cu复合材料,CNTs均匀分散在Cu基体中,CNTs与Cu基体结合良好,材料致密度达到98.09%,维氏硬度(HV)为372,屈服强度和抗拉强度分别达到234 MPa和344 MPa,比微波烧结纯铜分别提高18%和24%左右。     

纳米AlN颗粒弥散增强铜基复合材料的制备及性能研究

本文采用高能球磨结合放电等离子烧结法制备了含不同质量分数AlN的AlN/Cu复合材料。研究了AlN质量分数对AlN/Cu复合材料微观形貌、相对密度、显微维氏硬度、拉伸强度、延伸率及导电性能的影响。结果表明:当AlN质量分数1.0%时,随着AlN质量分数的提高,复合材料的硬度、抗拉强度提高,断后伸长率、电导率降低。但当AlN质量分数为1.0%时,AlN/Cu复合材料相对密度为97.8%,显微硬度和抗拉强度分别达到了HV 119.5和259.7 MPa,电导率为49.30 mS·m~(-1),综合性能达到最优。     

石墨烯化学镀铜及其对石墨烯/铜基复合材料组织性能的影响

以还原氧化石墨烯（reduced graphene oxide,RGO）和CuSO₄·5H₂O为主要原料,通过化学镀法得到铜包覆RGO复合粉体,再与铜粉混合得到含有不同质量分数RGO（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%）的RGO/Cu粉末混合料,经压制及烧结得到RGO/Cu复合材料。通过X射线衍射仪（X-ray diffraction,XRD）、拉曼光谱仪（Raman spectroscopy,RS）和场发射扫描电镜（field emission scanning electron microscope,FESEM）等对RGO/Cu复合材料的微观组织和相关性能进行测试分析,并与由未镀铜处理的RGO所制备的RGO/Cu复合材料的组织性能进行对比。结果表明,经化学镀处理的RGO在RGO/Cu复合材料中分布较均匀,而未镀铜处理的RGO在基体中发生明显的团聚。RGO/Cu复合材料的导电导热性随石墨烯加入量的增加有所下降,但石墨烯的加入可有效提高RGO/Cu复合材料的力学性能,且由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能要优于由未处理RGO所制备的RGO/Cu复合材料的性能。此外,RGO加入量对复合材料性能也有明显影响,当添加RGO质量分数为0.4%时,由镀铜RGO所制备的RGO/Cu复合材料的综合性能达到最好,其电导率达95.01% IACS,热导率达415.5W·（m·K）-1,而压缩屈服强度和抗拉强度分别为156.73 MPa和268.62 MPa,较相同工艺条件制备的纯铜的屈服强度（75 MPa）和抗拉强度（234.64 MPa）提升了109%和14.48%。     

原位合成低含量SiC-Cu复合材料的导电和拉伸性能研究

以铜粉、硅粉和石墨粉为原料, 采用高能球磨和等离子烧结技术, 原位合成了SiC–Cu复合材料。为研究SiC质量分数对复合材料导电和抗拉性能的影响, 利用场发射扫描电子显微镜(field-emission scanning electron microscope, FESEM)和能谱仪(energy disperse spectroscopy, EDS)表征SiC–Cu复合材料的相组成及断口显微组织形貌, 并对其电导率和抗拉强度进行测试。结果表明, 采用原位反应烧结可以成功制备出SiC–Cu复合材料; 当SiC理论质量分数低于1%时, SiC–Cu复合材料的电导率随SiC理论质量分数的增加逐渐下降, 电导率最大值为70.2%IACS; 同样条件下, SiC–Cu复合材料的抗拉强度呈先升高后降低的趋势, 在SiC理论质量分数为0.3%时, 抗拉强度有极值, 极值为207.4 MPa。     

电场活化烧结制备Cu-10Cr-0.5Al_2O_3复合材料

对Cu-10Cr-0.5Al2O3(质量分数,%)混合粉末及球磨复合粉末,采用电场活化烧结技术制备高强高导电铜基块体材料,并研究脉冲峰值电流和通电烧结时间对烧结材料组织和性能的影响。结果表明,随着脉冲峰值电流增大,烧结材料的相对密度和导电率均提高,相对密度最高可达99%,硬度和抗弯强度则先上升后下降。当脉冲电流峰值为2.94 kA时,烧结材料具有较好的综合性能,相对密度、硬度、抗弯强度和电导率分别为97.5%、285HV、911MPa和50IACS%;随着通电烧结时间延长,烧结材料的密度、硬度、抗弯强度和导电率均逐渐上升,但烧结时间过长会引起硬度轻微下降;对Cu-10Cr-0.5Al2O3混合粉末进行球磨虽导致烧结材料的电导率下降,但可显著提高材料的硬度和抗弯强度。     

挤压致密超细WC/纳米Al2O3弥散强化铜基复合材料的组织性能研究

以纳米Al₂O₃颗粒、超细WC粉末、工业纯Cu粉末为原料, 通过热挤压致密获得了超细WC/纳米Al₂O₃弥散强化铜基(WC-Al₂O₃/Cu)复合材料, 研究了挤压态WC-Al₂O₃/Cu复合材料的微观组织及力学性能。结果表明: 成分为5% WC-2% Al₂O₃/Cu和10% WC-2% Al₂O₃/Cu (质量分数)的两种原料粉末, 经机械球磨、冷压、真空烧结和热挤压后, 其相对密度均达到了99%以上, 超细WC和纳米Al₂O₃强化相颗粒呈均匀弥散分布, 具有很好的导电性及力学性能; 其中, 5% WC-2% Al₂O₃/Cu复合材料的综合性能更佳, 其抗拉强度达到235.06 MPa, 延伸率为15.47%, 导电率可达85.28% IACS, 软化温度不低于900℃。     

一种制备W-Cu复合材料的新工艺

随着微电子信息技术的发展,W-Cu复合材料被用作基片、连接件和散热元件等热沉材料,因而具有更广泛的用途.采用喷雾干燥-氢还原法制备了W-10Cu、W-15Cu和W-20Cu(Cu的质量分数依次为10%、15%和20%)超细钨铜复合粉,并经过成形和烧结制得W-15Cu合金,测量了烧结后的合金导热性能.结果表明,在一定的还原条件下,可以获得粒度细小、氧含量低、钨铜复合均匀的W-Cu复合粉末;W-15Cu合金的相对密度可以达到99.34%,结构组织高度均匀、一致,热导率为184.0 W/m·K,已达到其做为热沉材料的热性能要求.     

超细钼铜复合粉体及细晶钼铜合金的制备

采用“缺碳预还原+氢气深脱氧”方法制备了不同Cu含量（5%、20%、40%,质量分数）的超细Mo–Cu复合粉末。通过高温煅烧钼酸铵和硝酸铜混合物制备了MoO₃和CuO复合氧化物,再利用炭黑预还原脱除煅烧产物（CuMoO₄–MoO₃）中绝大部分氧的方法制备了含有少量MoO₂的超细预还原Mo–Cu复合粉体;少量MoO₂的存在可以极大降低预还原产物中碳的残留;最后,经氢还原脱除残留的氧制备得到超细、高纯度Mo–Cu复合粉体,粉体粒度约为200 nm。以Mo–Cu复合粉体为原料,经过压坯和烧结制备得到细晶Mo–Cu合金。结果表明,经过1200 ℃烧结后,随着Cu质量分数由5%增加到20%,合金相对密度由96.3%增加到98.5%,且Mo、Cu两相分布均匀。Mo–Cu合金硬度随Cu含量的增加而先增加后降低,这是由合金相对密度和铜含量对硬度的影响不同所导致的。随着Cu质量分数由5%增加到40%,Mo–Cu合金的热导率由48.5 W·m?1·K?1增加到187.2 W·m?1·K?1,电导率由18.79% IACS增加到49.48% IACS。     

水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末及其烧结性能研究

结合水热法和氢气还原法制备纳米Mo–40Cu复合粉末,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电镜等手段研究了氢气气氛下烧结工艺对Mo–40Cu复合材料组织和力学性能的影响。结果表明,最佳制粉工艺为水热温度400 ℃和氢气还原温度700 ℃,获得了均匀的Mo–40Cu复合粉末,粉末粒径为70~90 nm;在氢气气氛下最佳烧结工艺为1300 ℃保温2 h,合金的相对密度、抗弯强度、硬度、电导率和热导率分别为98.1%、1060 MPa、HRA 51、20.8 MS·m-1和191.7 W·m-1·K-1,热膨胀系数在500~700 ℃约为10.8×10-6 K-1,合金中组织均匀,晶粒细小,尺寸约为3~4 μm。