论文部分内容阅读
随着现代科学技术的迅速发展，传统的金属材料已经满足不了人们对材料性能的要求。相比其他材料，碳纳米管凭借着优良的力学性能、导电性、化学稳定性和热稳定性，使其成为了复合材料中优良的增强相。然而，碳纳米管自身的一些缺点也限制着其在复合材料中的实际应用，如:碳纳米管的密度较小，易团聚，在基体中不能均匀地分散;碳纳米管与金属基体的润湿性较差;碳纳米管的价格高，制备过程复杂等。 本文重点探讨了两种不同的方法来改善碳纳米管的分散性和在金属基体中的润湿性，分别是对碳纳米管进行化学镀和应用分子水平法制备纳米铜/碳纳米管。经过处理的碳纳米管与铜粉混合后，经过了球磨、压制和烧结，制备了碳纳米管增强的铜基复合材料，并利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段对复合材料的力学性能和物理性能做了相应的测试。结果表明: (1)实验采用化学镀的方法在碳纳米管表面镀铜。在碳纳米管化学镀铜前，对碳纳米管表面进行纯化、氧化、敏化和活化处理，实验选择的化学镀温度为80℃，pH值为12。经化学镀铜处理后可以在碳纳米管表面获得一层均匀的纳米铜颗粒沉积。 (2)通过机械球磨法制备碳纳米管与铜粉的复合粉体，确定了最佳的球磨工艺参数:球磨机转速300r/min;球磨时间1h;碳纳米管含量1.0％。在质量分数1.0％时，CNTs/Cu复合材料的硬度较纯铜提高了61.4％。随着CNTs掺杂量的增加，复合材料的密度和导电性降低。当CNTs质量分数为0.5％时，复合材料的电导率为44.43S/m，为纯铜的94％，且经镀铜处理后的复合材料的导电性明显高于未经镀铜处理的复合材料。 (3)采用分子水平混合法，以水合肼为还原剂，在碳纳米管的间隙中获得了尺寸约为几百个纳米的铜颗粒，然后通过球磨混合、压制及烧结等一系列工艺制备CNTs/Cu复合材料。结果表明，随着CNTs含量的增加，复合材料的密度和导电性降低，复合材料的硬度则出现先升后将的趋势。当CNTs的质量分数为5.84％时，复合材料的致密度为88％;在碳纳米管的质量分数为5.52％时，硬度可达到5.756HBS，电导率为33.42Ms/m。