石墨烯增强铜基复合材料的制备及研究现状

石墨烯由于具有优异的力学与功能内禀特性,成为金属基复合材料的理想增强相,近年来受到各国研究者的广泛关注。本文总结了石墨烯增强铜基复合材料的制备方法、改善石墨烯分散均匀性以提高其与铜基体界面结合性能的研究进展,最后对石墨烯增强铜基复合材料的应用及未来发展方向进行了展望。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备技术及发展

石墨烯由于其独特的二维结构和优异的物化性能,在改善复合材料的力学性能、电学性能和热学性能等方面具有很大的潜力,已成为金属基复合材料较理想的增强体。铜合金具有优异的导电导热性能和良好的延展性,但是其强度较低、不耐磨及高温下易变形的特点阻碍了其应用和发展。因此,结合石墨烯和铜的性能特点,将石墨烯作为增强体添加到铜中,制备性能优异的石墨烯增强铜基复合材料成为目前研究的热点之一。综述了目前石墨烯增强铜基复合材料的制备方法,并对各方法的特点进行了分析比较,提出未来可采用的制备工艺的方向以及在制备过程中面临的问题和挑战,并对其未来的研究方向进行了展望。     

石墨烯增强铜基复合材料的研究进展

石墨烯由于独特的结构和优异的性能,成为复合材料中最具吸引力的碳质材料增强体。系统介绍了近年来石墨烯增强铜基复合材料的制备方法以及国内外相关研究现状。针对石墨烯表面润湿性和分散性差的问题,概述了石墨烯表面改性的方法及相关研究进展,提出了利用稀土对石墨烯进行表面改性的可行性。总结了目前石墨烯增强铜基复合材料研究中存在的主要问题,并对今后石墨烯增强铜基复合材料的研究方向及发展趋势进行了展望。     

陶瓷颗粒增强铜基复合材料研究进展

概述了目前研究最为广泛,最具有应用前景的SiC、Al2O3、AIN和Ti3SiC2颗粒增强铜基复合材料在制备及性能特点方面的研究现状,以及陶瓷颗粒增强铜基复合材料常用的制备方法.     

石墨烯增强铜基复合材料的制备及其微观组织与性能研究

利用分子级混合法在不同溶液水热温度(40、60、80、100℃)下制备还原氧化石墨烯(RGO)/铜纳米复合材料。通过原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射仪(XRD)对不同溶液反应温度下制备的复合材料粉末进行微观组织分析,并对烧结后样品进行导电导热及力学性能研究以确定制备RGO/Cu纳米复合材料相对合适的溶液反应温度。结果表明,当溶液反应温度为80℃时,铜镀层能够连续致密覆盖在RGO表面,有效阻止其团聚并获得良好的界面结合。制备出1.0%(体积分数)RGO含量的复合材料的硬度比纯铜提高了90%,抗拉强度比纯铜提升了28.8%,导电导热性能也达到最佳值(热导率350W·m-1·K-1,电导率达89%IACS)。过高的溶液反应温度不利于复合材料获得良好的物理力学性能。     

基于增强相构型设计的石墨烯/Cu复合材料研究进展

铜基复合材料具有优异的功能特性及力学性能,在电子、电工等领域具有广阔的应用前景.作为一类理想的增强相,石墨烯具有优异的综合性能以及二维结构特征.相比于其他如颗粒增强相、晶须增强相,石墨烯与Cu的性能匹配性更好,同时其在Cu基体中的分布结构具有更强的可设计性,可显著改善铜基复合材料的综合性能,因此利用新工艺实现石墨烯分布构型的调控设计成为当今铜基复合材料研究的热点.本文总结了近年来石墨烯在Cu基体中分布的构型(均匀构型、层状构型以及网络构型)及其相应的制备工艺,讨论了石墨烯构型对于铜基复合材料性能的影响,并展望了石墨烯构型设计的新思路,以及特殊构型石墨烯/Cu复合材料未来的发展趋势以及应用领域.     

铜基复合材料的制备方法与工艺

综合论述了铜基复合材料的制备方法，对铜基复合材料的制备工艺进行了分析，并提出了自己的建议。希望对铜基复合材料工艺改善和研制新型铜基复合材料有所帮助。     

铜基复合材料的研究

综述了7种制备铜基复合材料的工艺机理、特点，以及Cu／Al2O3，Cu／WC，Cu／TiB2，Cu／Ti3SiC24种复合材料的研究进展。内氧化法主要用于制备Cu／Al2O3复合材料，其氧含量控制困难，成本昂贵；机械合金化法可制备超细颗粒强化的铜基复合材料，具有工艺简单，成本相对较低的特点，缺点是耗能大，易混入杂质；溶胶-凝胶法可制备超细氧化铝强化的铜基复合材料，工艺过程易控制；液相反应法可用来制备性能优良的Cu／5％TiB2复合材料，基体中颗料的含量、尺寸和分布易控制；固相反应生成法产品纯度高，易获得复杂相和亚稳定相，但产品致密度不高；反应喷射沉积法制得的产品晶粒细小，无宏观偏析，颗粒分布均匀，生产工艺简单，生产效率高。最后还分析了铜基复合材料研究中存在的问题。     

石墨烯/铜基复合材料织构表面的摩擦特性

目前针对石墨烯/铜基复合材料的研究主要集中在复合材料的制备工艺对材料性能的影响上,对石墨烯/铜基复合材料表面摩擦特性影响还缺乏深入探究。采用热压烧结法制备石墨烯/铜基复合材料,并利用激光在复合材料表面完成不同尺寸和形态的微织构加工,探究织构化和石墨烯对复合材料表面摩擦特性的影响。测试结果发现：当石墨烯含量为0.5%时,该复合材料存在一个硬度峰值为140 HV_0.1,比铜合金基体的硬度提高了近27%。同时具有凹坑织构的复合材料表面摩擦因数及磨痕宽度随表面织构直径的增加而呈现“下降-上升”趋势,其中凹坑直径为200μm时,各项指标达到最小,摩擦因数为0.377,磨痕宽度为231μm,可以看出合适的织构形状、尺寸以及适当的石墨烯含量使得石墨烯/铜基复合材料在减磨性和耐磨性方面有所提高。将激光表面织构化技术与粉末冶金技术相结合,为改善零部件表面摩擦磨损性能提供了一种新的工艺。     

石墨烯增强铜基复合材料显微组织和性能的研究

采用粉末冶金法制备了质量分数为0%(纯铜)、0.4%、0.8%和1.2%的石墨烯增强铜基复合材料,利用光学显微镜、高分辨场扫描电镜、高精度固体密度仪、数字式电导率仪和万能试验机对石墨烯增强铜基复合材料的微观组织和性能进行研究和分析。结果表明,铜粉纯度高、无杂质,随着石墨烯含量的增加,复合材料的孔隙率随之增加,而且石墨烯的团聚现象逐渐加重,晶粒尺寸呈现先降低后提高的现象,而石墨烯含量在0.8%时,晶粒尺寸最小为43.385 nm。以复合材料的物理性能方面来说,石墨烯增强铜基复合材料的密度和电导率呈现下降趋势。随着石墨烯含量的增加,复合材料的屈服强度和最大抗压强度呈现先上升后下降的趋势,而压缩率呈现逐渐下降的趋势,当石墨烯含量为0.8%时,屈服强度和最大抗压强度达到最大值,分别为80.79和332.88 MPa。     

MgB2颗粒的制备及其增强铜基复合材料

采用粉末冶金反应烧结结合高能球磨的方式制备了MgB2超细粉末,烧结后X射线衍射(XRD)表明合成MgB2的纯度较高,球磨后由于晶粒尺寸减小以及晶体中微观应力增加使得MgB2衍射峰的强度下降而且宽度增加,但球磨后颗粒的高分辨透射电镜像及相应的选区电子衍射表明球磨后MgB2的晶体结构依旧完整.采用粉末冶金工艺制备了MgB2P/Cu复合材料,扫描电镜观察表明MgB2颗粒在铜基体中分布均匀.线扫描结果表明在MgB2颗粒与铜基体之间存在Mg、Cu元素的互扩散现象.性能测试结果表明,相同体积分数情况下,MgB2P/Cu复合材料的相对密度、硬度、拉伸强度以及导电性能优于TiNp/Cu复合材料和AINp/Cu复合材料,是一种有效的弥散强化相.     

纳米氧化锆增强铜基复合材料

采用粉末冶金法制备了纳米氧化锆增强铜基复合材料,分析研究了压制压力、ZrO2含量对Cu-ZrO2复合材料性能的影响.结果表明,当ZrO2含量为7%、压制压力为600MPa时,Cu-ZrO2铜基复合材料具有最佳的综合物理力学性能,强化相ZrO2粒子以纳米级弥散分布于铜基体内,可有效地阻碍位错运动和晶界滑移,提高铜基复合材料的强度和耐热性,并在高电导率的条件下,使铜基复合材料的强度和硬度明显提高.     

石墨烯增强铝基复合材料制备工艺对比与分析

以石墨烯为增强体,分别采用冷压-真空热压烧结(工艺1)和真空热压烧结-热挤压(工艺2)工艺制备了纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料.对比了两种不同制备工艺对纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料力学性能和微观组织的影响.结果表明:采用工艺2制备的复合材料,其抗拉强度比采用工艺1制备的复合材料抗拉强度高11.35％,且采用工艺2制备的复...     

铸造法制备MgO增强铜基复合材料的研究

采用搅拌铸造的方法制备了MgO增强铜基复合材料,用光学显微镜、扫描电镜观察分析了材料的显微组织,测试了其力学性能,并用X射线衍射进行了物相分析.研究结果表明:随着MgO颗粒的加入,材料的强度、硬度明显提高,导电性下降,但在加入量超过一定值后,材料的强度急剧下降.当MgO含量为1.0%(质量分数)时,复合材料具有较好的综合性能,强度达到520 MPa,电导率为53.51 MS/m,软化温度在800 ℃以上.     

搅拌摩擦加工法制备碳纳米管增强铜基复合材料工艺探索

本文采用搅拌摩擦加工法制备了碳纳米管增强铜基复合材料,研究了试验工艺参数（搅拌头的倾斜角度、旋转速度和挤压速度）对复合材料成形的影响。结果表明：在进行单一变量试验发现,在挤压次数为3次,倾斜角度为3°,旋转速度为750r／min,挤压速度为30mm／min时,复合材料的成形较好,碳纳米管在复合材料中较均匀地分布,复合材料中无明显的疏松和孔洞等缺陷出现。     

Al2O3颗粒增强铜基复合材料的组织

采用烧结－加压－烧结－加压的工艺制取了Ａｌ２Ｏ３－Ｃｕ复合材料,并对其金相组织及界面进行了观察与分析,证明了工艺是可行的,二次烧结加压有利于增强粒于均匀分布,在复合材料界面处存在的着Ａｌ％的浓度梯度,在ＣｕＡｌＯ２生成的迹象。     

形变铜基复合材料研究进展

介绍了形变铜基微观复合材料和形变铜基宏观复合材料的制备方法、结构、性能特点及其发展前景。     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术研究

高强度高导电铜基材料是一种应用广泛的功能材料,而将碳纳米管作为增强相来制备铜基复合材料可望得到性能优良的高强度高导电材料。碳纳米管的分散性以及与铜基体的界面结核性是制备具有优良性能材料的关键,介绍了对碳纳米管进行表面处理的方法并提出采用区域熔炼法来制备碳纳米管增强铜基复合材料的工艺,通过前期实验证明该工艺可以改善碳纳米管与铜基体的结合性。