采用高能球磨法制备了多壁碳纳米管与铜粉(MWCNTs/Cu)的复合粉体, 随后用真空热压烧结制备了MWCNTs/Cu复合材料, 研究了球磨搅拌轴线速度对MWCNTs/Cu复合粉晶粒尺寸、粉体形貌及对MWCNTs/Cu复合材料力学性能的影响。结果表明: 随着搅拌轴线速度的增大, 铜的晶粒尺寸明显减小, 搅拌轴线速度为4.2/4.8 m·s-1时, 其晶粒尺寸趋于稳定, 为23 nm; MWCNTs/Cu复合材料的抗拉强度和硬度先增大后减小, 当搅拌轴线速度为4.2/4.8 m·s-1时, 抗拉强度和硬度达到最大, 分别为187.21 MPa 和166 HV; 球磨后铜粉形貌由球状变为片状, MWCNTs嵌入铜基体内, 当受到外界载荷时MWCNTs起到承担载荷的作用, 从而提高了复合材料的力学性能。
所属栏目
试验研究云南省高校金属粉体制备与设备开发科技创新团队支持计划资助项目(14051693 ); 云南省重大基金资助项目(2014FC001)
收稿日期
2014/7/132014/12/11
作者单位
余明俊:昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
蔡晓兰:昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
周蕾:昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
易峰:昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
李铮:昆明理工大学冶金与能源工程学院, 昆明 650093
备注
余明俊(1988-), 女, 陕西西安人, 硕士研究生。
引用该论文:
YU Ming-jun,CAI Xiao-lan,ZHOU Lei,YI Feng,LI Zheng.Effect of Rotational Linear Speed on Property of MWCNTs/Cu Composite Powders and Materials[J].Materials for mechancial engineering,2015,39(10):16～20
余明俊,蔡晓兰,周蕾,易峰,李铮.搅拌轴线速度对MWCNTs/Cu复合粉体和材料性能的影响[J].机械工程材料,2015,39(10):16～20
参考文献
【1】
XUE Z W, WANG L D, ZHAO P T, et al. Microstructures and tensile behavior of carbon nanotubes reinforced Cu matrix composites with molecular-level dispersion［J］. Materials & Design, 2012, 34: 298-301.
【2】
JENEI P, GUBICZA J, YOON E, et al. High temperature thermal stability of pure copper and copper-carbon nanotube composites consolidated by high pressure torsion［J］.Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2013, 51: 71-79.
【3】
DONG H N, SEUNG I C, BYUNG K L, et al. Synergistic strengthening by load transfer mechanism and grain refinement of CNT/Al-Cu composites［J］. Carbon, 2012, 50(7): 2417-2423.
【4】
CI L J, RYU Z Y , JIN-PHILLIPP N Y, et al. Investigation of the interfacial reaction between multi-walled carbon nanotubes and aluminum［J］. Acta Materialia, 2006, 54(20): 5367-5375.
【5】
UDDIN S M, MAHMUD T, WOLF C, et al. Effect of size and shape of metal particles to improve hardness and electrical properties of carbon nanotube reinforced copper and copper alloy composites［J］.Composites Science and Technology, 2010, 70(16): 2253-2257.
【6】
KIM K T, ECKERT J, LIU G. Influence of embedded-carbon nanotubes on the thermal properties of copper matrix nanocomposites processed by molecular-level mixing［J］. Scripta Materialia, 2011, 64(2): 181-184.
【7】
GEORGE R, KASHYAP K, RAHUL R, et al. Strengthening in carbon nanotube/aluminium (CNT/Al) composites［J］. Scripta Materialia, 2005, 53(10): 1159-1163.
【8】
孙永伟, 刘勇, 田保红. 真空热压烧结制备20vol％SiC/Cu-A1203复合材料［J］. 热加工工艺, 2011, 40(12): 77-79.
【9】
郭明星, 汪明朴, 李周, 等. 原位复合法制备纳米粒子弥散强化铜合金研究进展［J］. 机械工程材料, 2005, 29(4): 1-3.
【10】
王盘鑫.粉末冶金学［M］.北京: 冶金工业出版社, 1996: 11.
【11】
陆德平, 孙宝德, 曾卫军, 等. 铜基高强高导电材料的研究进展［J］. 机械工程材料, 2004, 28(9): 1-4.
【12】
湛永钟, 张国定, 蔡宏伟. 高导电耐磨铜基复合材料的研究［J］. 机械工程材料, 2003, 27(11): 18-21.
【13】
LI Q Q, ROTTMAIR C A, SINGER R F. CNT reinforced light metal composites produced by melt stirring and by high pressure die casting［J］. Composites Science and Technology, 2010, 70(16): 2242-2247.
【14】
KWON H, ESTILI M, TAKAGI K, et al. Combination of hot extrusion and spark plasma sintering for producing carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites［J］. Carbon, 2009, 47: 570-577.
【15】
SURYANARAYANA C. Mechanical alloying and milling［J］. Prog Mater Sci, 2001, 46: 181-184.
【16】
陈站, 张晋敏, 赵青壮. 高能球磨法制备Fe3Si合金粉末［J］. 材料导报, 2012, 26(8): 39-46.
【17】
MAGINI M, IASONNA A. Energy transfer in mechanical alloying［J］. Materials Transactions, JIM, 1995, 36(2): 123-133.
【18】
孟慧娟. 机械合金化法制备Mg-Cu非晶合金及其结构性能表征［D］. 天津: 天津大学, 2008.
