张文忠，蔡晓兰，周 蕾，王子阳

(昆明理工大学 冶金与能源工程学院，昆明 650000)



CNTs修饰及其增强Cu基复合材料的研究

张文忠，蔡晓兰，周 蕾，王子阳

(昆明理工大学 冶金与能源工程学院，昆明 650000)

碳纳米管(CNTs)经不同方法修饰后，通过湿式球磨法制备2%-CNTs/Cu(体积分数，下同)复合粉体，再通过H2退火-冷压烧结工艺制得2%-CNTs/Cu复合材料。结果表明：球磨短切后CNTs的长度变短，端口被打开，无定型碳增多，而混酸纯化后CNTs表面的杂质完全被除去，引入大量含氧活性基团；湿式球磨法可以将CNTs嵌入Cu基体中，并与其紧密结合形成片状复合结构，再经H2退火处理后得到超细晶复合粉体；短切和纯化都有利于CNTs在Cu基体的分散与结合，其中短切CNTs纯化后制得复合材料的抗拉强度和维氏硬度最高，分别为296MPa和139.8HV，较基体提高了123.6%和42.9%，归因于细晶强化和载荷传递。

碳纳米管；湿式球磨；修饰；分散；铜基复合材料

铜具有很好的塑性、导电导热和较低的成本，广泛用于电力、电气和电子器件等领域。然而，由于铜的强度不够，影响其在实际应用中的使用寿命。CNTs具有极高的弹性模量、超低的热膨胀系数和超高的导热系数[1]，是21世纪最有前景的材料之一。CNTs弹性模量与金刚石几乎相同，约为钢的6倍；其弹性应变约为5%，最高可达12%，约为钢的 60倍；理论计算杨氏模量可以达到200GPa～2TPa，拉伸强度为11～200GPa[2]。CNTs无论是强度还是韧性，都远远优于其他纤维材料，并且具有巨大的长径比[3]，是金属基复合材料(Metal Matrix Composites，MMCs)的理想增强体。因此，CNTs/Cu复合材料就孕育而生，其高强高导的性能成为科学家研究的热点之一。……