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石墨烯增强铜基复合材料研究

2021-06-28赫广雨盛晓春韩宁乐李沐林于海泽黄会明刘克明

热处理技术与装备 2021年3期
关键词:复合材料界面

赫广雨,盛晓春,韩宁乐,李沐林,于海泽,黄会明,刘克明

(南昌工程学院 机械与电气工程学院,江西 南昌 330099)

铜及其合金具有良好的力学性能以及优异的导电导热等性能,在电子、交通、冶金及能源等领域具有广阔应用前景[1]。但其在现实应用中存在稳定性差、自身固有强度低等缺点,难以满足一些高新技术领域对性能的较高要求[2]。Cu-X合金一直是铜基材料的研究重点,其中X是体心立方(b.c.c)过渡族金属或面心立方(f.c.c)金属,在铜基体中加入b.c.c或f.c.c金属元素能明显提高材料的强度[3]。但过渡族金属或其他金属元素的加入会引起复合材料电阻率的增加,严重影响材料的导电性能[4-6]。近年来,碳纤维和碳纳米管被逐渐应用于铜基复合材料中,但碳纤维因界面润湿性差而限制了其良好性能的发挥[7-8]。碳纳米管相比碳纤维在强度上有一定程度提高,但碳纳米管在铜基体中易团聚,与铜基体的界面结合及形态结构差异等对材料的性能影响较大[9],且碳纳米管制备成本较高。

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维纳米级材料,具有优异的力学性能、导电和导热性能,是铜基材料的有效增强体。现有研究表明,石墨烯可增强复合材料的力学性能,但由于石墨烯在基体中的分散性与基体的界面结合等问题,其增强幅度和效果有较大差异。基于上述问题,本文主要综述了石墨烯铜基复合材料的制备工艺及优缺点,对石墨烯的有效分散、界面结合和结构设计等进行了分析,并对未来发展进行了展望。……

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