粉末冶金法CNTs、Al2O3双增强铜基复合材料性能研究.docx

第49卷第18期机械工程学报Vol.49No.18

2013年9月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGSep.2013

DOI:10.3901/JME.2013.18.052

粉末冶金法CNTs、Al?O?双增强铜基复合材料性能研究*

崔照雯李敬仁李泽洲曾石轩颜翊蒋立坤贾成厂

(北京科技大学材料科学与工程学院北京100083)

摘要：为提高铜基复合材料的综合性能，采用磁力搅拌法混合、放电等离子体烧结工艺制备碳纳米管(CNTs)氧化铝(Al?O?)铜基复合材料。对试样进行场发射扫描电镜表征，测试试样的硬度、导电性、导热性、摩擦因数等性能。结果表明，CNTs和Al?O?在铜基体中实现了均匀分布。当添加0.5%CNTs和3.5%Al?O?时制备所得铜基复合材料的综合性能较好：致密度为98.4%;布氏硬度为83.52N/mm2,比纯铜提高了33.2%;平均摩擦因数为0.106,与纯铜相比降低了47%;热导率为184.99W/(m·K),电导率为4.93×10?o-1·m-1,电导率达到91.5%IACS。

关键词：碳纳米管氧化铝铜基复合材料中图分类号：TF123

PerformanceStudyofCopperMatrixCompositeMaterialswithCNTs,Al?O?DoubleReinforcedbyPowderMetallurgyMethod

CUIZhaowenLIJingrenLIZezhouZENGShixuanYANHongJIANGLikunJIAChengchang

(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083)

Abstract:Carbonnanotubes(CNTs)/alumina(Al?O?)/coppermatrixcompositematerialsbymagneticstiringprocess(MS)andsparkplasmasintering(SPS)technologyarestudied.Thecharacterizationofspecimensiscarriedoutbyfieldemissionscanningelectronmicroscopy.AndthenBrinellhardness,electricalconductivity,thermalconductivityandwearresistanceperformancearetested.TheresultsshowthatCNTsandAl?O?obtaineduniformdispersionwithinCumatrix.Thecoppermatrixcompositehasthebestcomprehensiveperformancewhenadding0.5%CNTsand3.5%Al?O?.Therelativedensityis98.4%.Brinellhardnessis83.52Nmm2andaveragefrictioncoefficientis0.106,increasesby33.2%anddecreasesby47%comparedwithpureCurespectively.Thethermalconductivityis184.99W/(m·K).Theelectricalconductivityis4.93×107Q1·m1,equivalentto91.5%IACS

Keywords:CNTsAl?O?Coppermatrixcompositematerials

0前言

由于金属铜具有良好的力学、电学和热学性能，故其常用作金属基复合材料的基体材料。近年来铜基复合材料广泛应用于电力输送、电子封装散热和工程结构材料领域，但铜强度、硬度、耐磨性等较低，使其应用受到限制。目前，在铜基复合材料的制备及研究方面，国内外已经开展了一系列的工作