CNTs-Ti-,3-SiC-,2--Cu復合材料組織及性能研究.pdf

1、金屬銅具有良好的塑性變形能力和優(yōu)良的導電、導熱性能，化學性能穩(wěn)定，抗腐蝕性能好，目前應用十分廣泛。但是，其強度、抗磨損和高溫蠕變等性能卻比較差。碳納米管（CNTs）自發(fā)現(xiàn)以來，因其具有高的長徑比和超強力學性能、高的電導率和熱導率、低的熱膨脹系數、耐強酸強堿和耐高溫氧化等特性，而成為近年來重要的增強材料之一。碳硅化鈦（Ti_3SiC_2）是一種新型結構—功能陶瓷材料，具有金屬和陶瓷的優(yōu)良性能，如低密度、高熔點、良好的導電導熱性、高彈性模量

2、、高斷裂韌性、易加工等，同時還具有超低的摩擦系數和優(yōu)良的自潤滑性能。故本文嘗試將碳納米管強化銅與碳硅化鈦彌散強化銅結合，制備CNTs/Ti_3SiC_2/Cu復合材料。該材料將綜合碳納米管、碳硅化鈦和銅的優(yōu)良性能，從而成為一種值得研究的新型銅基功能復合材料。 本文重點研究了碳納米管的預處理及表面化學鍍銅，應用X—射線衍射、透射電鏡結合能譜研究碳納米管表面的鍍銅相組成及顯微結構特征。通過在碳納米管、碳硅化鈦表面化學鍍銅來解決其與銅

3、的潤濕性問題；通過球磨混料法來解決各相的分散性問題。 本文通過調整原料的起始配比，燒結溫度等工藝參數，探索制備性能優(yōu)異的CNTs/Ti_3SiC_2/Cu復合材料。重點研究了在800℃、850℃和900℃三個溫度點下，采用熱壓燒結制備Ti—3SiC_2體積含量為10％—40％，碳納米管體積含量為0-14％，其余為銅粉的復合材料的性能。應用四探針電阻率測量儀、HB—3000布氏硬度計及MTS—810型材料試驗機研究復合材料的電性能

4、和力學性能，應用掃描電鏡研究復合材料顯微結構。研究結果表明，在熱壓溫度850℃，碳硅化鈦含量為20％，碳納米管含量為6％時復合材料的綜合性能最佳。其電阻率為6.43μΩ·cm，硬度為106.67HBS，拉伸、彎曲、壓縮強度分別為260.86 MPa、497.86 MPa、652.39 MPa。通過金相照片可見在碳納米管含量低于10％時，各增強相在基體中分散較均勻。通過斷面的掃描電鏡分析了復合材料的顯微結構。初步探討了碳硅化鈦及碳納米管的