"粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料的研究 (2001年)"
本文主要探讨了利用粉末冶金技术制备纳米碳管增强铜基复合材料的方法及其工艺参数对材料性能的影响。研究中,科研人员首先通过化学镀在纳米碳管表面镀覆铜和镣,这一过程是为了提高纳米碳管与铜基体之间的结合力和相容性。化学镀是一种表面处理技术,通过化学反应在材料表面沉积金属层,此处用于在纳米碳管表面形成一层金属涂层,以改善复合材料的机械性能和结构稳定性。
接着,采用粉末冶金法将处理过的纳米碳管与铜粉混合,通过球磨工艺使得两者充分分散和结合。球磨过程中添加石油醚可以防止粉末团聚和氧化,确保纳米碳管在铜粉中的均匀分布,从而提升复合材料的整体性能。粉末冶金法是一种常见的金属材料制备技术,尤其适用于复合材料的制备,因为它能实现精确的成分控制和微观结构优化。
研究结果显示,不同工艺参数对复合材料性能的影响各异。特别指出,纳米碳管的体积分数对复合材料的综合性能有显著影响。当纳米碳管的体积含量约为12%时,复合材料的致密度和硬度达到最佳的平衡状态。这表明存在一个最优的纳米碳管含量,以实现材料性能的最大化。致密度是衡量材料内部孔隙率的关键指标,高致密度意味着材料更紧密,力学性能更好;而硬度则是材料抵抗塑性变形的能力,硬度的提升对于耐磨性和抗冲击性至关重要。
纳米碳管作为一种高性能的纤维增强体,具有高强度、高弹性模量、长径比大、比表面积大、高温稳定、不易与金属反应以及优异的减摩耐磨性。这些特性使得纳米碳管在复合材料领域具有巨大的应用潜力。相比于碳纤维,纳米碳管在增强铜基复合材料时可能展现出更强的增强效果,例如在半导体支撑件、导电轨、电触头、自润滑轴承等领域有广阔的应用前景。
此外,论文中提到,早期尝试使用浸渍法制备复合材料时,由于纳米碳管的密度较小,在混合过程中容易上浮,导致复合不均。而粉末冶金法克服了这一问题,通过球磨工艺实现了纳米碳管在铜基体中的均匀分散,提高了复合材料的质量。
总结来说,这篇2001年的研究论文揭示了纳米碳管增强铜基复合材料的制备工艺,尤其是化学镀和粉末冶金技术在优化材料性能方面的关键作用。通过精确控制纳米碳管的体积分数,可以制备出具有高致密度和硬度的复合材料,这对工程技术和材料科学领域具有重要的实践意义。