【摘 要】
:
在我们现代的电力和电子信息社会中,铜(Cu)是必不可少的材料。而铜基复合材料有望作为金属铜在生产和生活应用中的替代品,旨在获得更优异的性能、能可持续发展和更高的效率。近年来,由于碳纳米管(Carbon nanotubes,简称CNT)具有优异性能,其被誉为金属基复合材料最良好的增强相,有关于CNT增强铜基复合材料的科研报道也日益增加,但是目前CNT增强铜基复合材料的研究依旧存在着CNT在Cu基体中
论文部分内容阅读
在我们现代的电力和电子信息社会中,铜(Cu)是必不可少的材料。而铜基复合材料有望作为金属铜在生产和生活应用中的替代品,旨在获得更优异的性能、能可持续发展和更高的效率。近年来,由于碳纳米管(Carbon nanotubes,简称CNT)具有优异性能,其被誉为金属基复合材料最良好的增强相,有关于CNT增强铜基复合材料的科研报道也日益增加,但是目前CNT增强铜基复合材料的研究依旧存在着CNT在Cu基体中难以分散、CNT-Cu界面结合较弱难以发挥出CNT的优异性能、单一CNT增强铜基复合材料难以妥善解决强度和韧性以及强度和导电性等矛盾的问题。着眼于这些问题,本文以协同强化的理论概念设计出以粉末冶金工艺结合喷雾热解法制备CNT和钨(W)颗粒协同增强铜基复合材料和以粉末冶金工艺结合静电吸附法制备CNT和碳化聚合物点(Carbonized polymer dots,简称CPD)协同增强铜基复合材料,并研究CNT和两种颗粒对铜基复合材料力学性能和导电性能的影响的两条研究思路,实验结果表明:(1)喷雾热解法制备的CNT-W增强体具有亚微米W颗粒和相互连接的结构,W颗粒在CNT表面有利于削弱CNTs之间的范德华效应,通过减小CNT与Cu颗粒的尺寸和比重差异,改善了CNT在基体中的分散性;通过对CNT-W/Cu复合材料的透射表征,发现CNT/Cu的界面清洁紧密,同时还在界面区域发现存在Cu2O,这是由于喷雾热解过程对CNT起到了表面修饰作用,引入的含氧官能团提供氧原子与铜基体反应生成Cu2O,为CNT和铜的界面提供了化学键合,改善了界面结合状况。在相同的制备工艺下,CNT-W含量为0.6wt.%的复合材料具有最优的力学性能和电学性能的组合,抗拉强度达到303 MPa比纯铜(213MPa)提升约42%,并保持有21%的延伸率,电导率为90.3%IACS;(2)CPD-CNT/Cu复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为195.36 MPa和305.95 MPa,相比与纯铜分别提高了109.46%和43.50%,并且延伸率为29%,与纯铜的延伸率相当。CPD/Cu复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为99.60 MPa和221.74 MPa;CNT/Cu复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为170.25 MPa和269.29 MPa。其中CPD/Cu复合材料导电率达95.50%IACS,比纯铜92.40%IACS略高,而CPD-CNT/Cu复合材料的导电率为88.33%IACS,也比CNT/Cu复合材料(85.06%IACS)高。复合材料的增强是由于CPD和CNT的协同作用,总的增强效果甚至比单独添加CPD和CNT之和的效果更好。这是由于酸化后的CNT与Cu基体之间具有良好的界面结合,CNT具有较高的负载转移效率,CPD和CNT的钉扎效应细化了晶粒尺寸,阻碍了位错的运动。退火孪晶的形成促进了位错缠结,提高了复合材料的应变硬化速率,使得CPD-CNT/Cu复合材料具有良好的强度韧性组合。通过对强化机制与导电机制的探究,发现CPD和CNT增强体的加入导致了晶粒细化,CNT与铜基体良好的界面结合强化了CNT的载荷传递强化效率,变形过程中的位错强化,三者同时是影响复合材料拉伸强度的主要机制。此外,复合材料优异的电导率可以归因于具有独特电学性质(比如超高的载流子迁移率)的CPD在铜晶界形成了电子传输的快速通道,CNT与Cu良好的界面结合,降低了晶界散射和界面散射引起的电阻。另外,在碳纳米管表面发现有大量的CPD,CPD与CNT的协同效应充分发挥了CNT的优异导电性能,提高了复合材料的导电性。
其他文献
为了配合数字影像的广泛应用,数字影像质量评价问题的研究值得重视,数字影像的质量评价应从几何质量、构像质量和内容完整性三方面进行。本文从以上三个方面入手系统介绍了进行数字影像质量评价的主要方法和理论,着重介绍了利用基于特征的匹配方法评价更新影像的质量和利用基于调制解调函数的方法对影像的构像质量做出评价的理论和过程,提出了对影像进行内容完整性检查的思想以及利用计算机自动完成该检查的设想。文章还介绍了应
为全面查清土地资源利用现状,掌握真实准确的土地基础数据,促进社会经济全面协调发展,国土资源部于2007年7月启动了第二次全国土地调查,并建立了县、市、省各级农村土地调查数据库。现今县级农村土地调查数据库建立工作已经完成,进入到图件编制阶段。农村二调中的土地利用图编制是基于农村二调数据库的,但由于农村土地调查数据库是面向于空间数据管理与分析而非地图制图,要编制图件必须对二调数据库进行人工干预。本文以
在航测数字化生产领域,需要与生产相适应的质量检查和资料信息管理系统。本文结合局科研项目“航测数字成果检查验收和资料信息管理系统”的研制,分析了质量控制的内容,提出了一种适用于生产的质量控制方法,研究了航测资料信息数据库应包含的内容和资料信息管理子系统应具有的主要功能,设计并建立了航测资料信息数据库,开发了以VB6.0为前端开发工具、以SQL Server7.0为数据库管理平台的资料信息管理系统,并
病态性在常规大地测量网平差、GPS快速定位、大地测量反演以及变形监测网的数据处理中是大量存在的,其危害性十分严重。当确知测量平差模型存在病态性时,必须设法消除或减弱病态性的影响,以提高参数估计和平差成果的精度。事实上,分析测量平差系统病态性的实质、克服或减弱测量平差系统病态性的影响、采用有偏估计等方法提高参数估计和平差成果的精度,是当前GPS等重大测量工程数据处理中所面临的一个重要课题,它已被国际
彩色地图图像分色技术是彩色图像处理的重要内容,是地图模式识别和信息提取的重要技术,研究该项技术对于实现彩色地图快速分色出版具有重要意义。近些年来,随着计算机桌面出版技术和模式识别技术的发展,这一领域的研究日趋活跃。 本文针对真彩色地图图像快速出版分色问题,对色度学的基本理论、色空间模型及其相互转换、数字图像处理技术与理论进行了深入的研究和探讨,对国内外现有的彩色图像分色方法进行了认真的比较和
空间目标识别是空间攻防必不可少的环节。利用高清晰空间目标图像来获取空间目标的几何形态对于空间目标的观测和识别、未来位置的预测和轨道的确定等具有重要意义。由于大气湍流等引起的光学畸变和光学系统本身的限制,使得获取的目标图像出现模糊和降质。利用快速有效的后期处理方法来提高图像的分辨率是一种比较经济有效的方案。本论文针对空间目标的高清晰恢复进行了研究和实践。本文的主要工作包括: 1.分析了图像的成
随着社交网络功能的不断发展和完善,人们逐渐加入不同的社交网络进行日常的沟通。社交网络都在通过各样的用户实体关系分析,尽力地满足用户的社交需求来增加本网络的用户量。社交网络普遍地通过提供多种不同社交服务来吸引用户,与此同时,用户通过社交网络提供的服务构建个人的社交圈。因此,社交网络通过研究不同网络中用户存在的元路径关系、锚链接关系和社区划分等各种关联,可以有效提升其分析能力和服务质量。本文主要从两个
龙陵温泉水热活动处于著名的滇藏地热带,境内地热资源丰富。为了更好地认识龙陵温泉的分布及成因机制,本文以云南省龙陵县40处温泉(群)为研究对象,对温泉的空间分布、水文地球化学特征以及构造控热机理展开研究,建立了龙陵温泉的成因模式。以期为当地地热资源的开发与利用提供理论依据。通过本次研究得到以下认识:(1)龙陵温泉以25~81℃的中温—中高温温泉为主,仅邦腊掌温泉水温达98℃,为高温热泉。水样的矿化度
本文主要讨论和研究了利用点质量方法逼近地球外部引力场的理论,在此基础上提出了改进点质量模型和顾及频谱特性的点质量模型,并建立了对应的残差组合模型。本文主要的工作和创新点有: 1) 介绍了传统的模拟地球外部重力场的理论和方法,讨论了这些理论和方法的优缺点。 2) 论述了已有的组合点质量方法的建模过程,归纳总结了点质量方法的理论、模型及优点。 3) 提出了基于球近似和椭球近似、直接埋
全球可溶岩分布较广;我国,尤其西南地区,碳酸盐岩分布广泛、气候湿热、地质构造复杂,岩溶发育广泛。随着“西部大开发”战略的实施和“一带一路”建设的推进,各类工程建设活动剧增,工程建设活动中的岩溶工程地质问题愈发突出。因此,查清岩溶发育的特征、规律及机理,并运用它们来指导岩溶区的工程建设,具有重要的理论和实际意义。截止目前,对岩溶发育规律的研究主要集中于地质构造、地层岩性以及水文地质条件对岩溶发育的影