CN110899717A - 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110899717A CN110899717A CN201911227856.1A CN201911227856A CN110899717A CN 110899717 A CN110899717 A CN 110899717A CN 201911227856 A CN201911227856 A CN 201911227856A CN 110899717 A CN110899717 A CN 110899717A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cnts
- composite
- preparation
- powder
- sintering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 61
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 38
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims description 38
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 14
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 12
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910017767 Cu—Al Inorganic materials 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 abstract description 92
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 9
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 8
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005204 segregation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract 1
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 9
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000000713 high-energy ball milling Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
- B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/14—Treatment of metallic powder
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C9/00—Alloys based on copper
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Al2O3‑CNTs/Cu复合材料及其制备方法。采用内氧化法制备具有催化活性的A12O3/Cu复合粉末，再通过化学气相沉积法在A12O3/Cu粉末表面原位合成CNTs，制得Al2O3‑CNTs/Cu复合粉末。通过这种方法获得的CNTs分散均匀，与铜基体有良好的结合，避免了机械混合法的偏聚和对CNTs的破坏。然后再对Al2O3‑CNTs/Cu复合粉末进行放电等离子烧结得到Al2O3‑CNTs/Cu复合材料。本发明制得的复合材料在保持高导电导热性的同时，强度、硬度、耐磨损、耐腐蚀性等各项性能优异，可用于电焊电极、电触头等领域，且制备方法简单、成本低、制备过程易于实施及控制。
Description
技术领域
本发明属于金属基复合材料技术领域，具体涉及纳米尺寸的Al2O3和CNTs均匀分散在Cu基体中，从而获得Al2O3和CNTs双相协同强化的Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法。
背景技术
电阻点焊因其操作简单、效率高、质量好而且容易实现机械化和自动化等优点，被广泛应用于航空、汽车、船舶、电子和仪器仪表等领域。特别是近年来随着汽车产业的蓬勃发展，对点焊电焊电极的需求量日益增大，对点焊电极的综合性能也提出了更高的要求。
铜与铜合金具有高导电和高导热性，非常适宜作为电极材料。在电阻焊电极材料行业，电极损耗严重导致焊接成本大幅提高，由于频繁地更换，也严重影响了焊接设备的效率。因此如何提高现有电极的使用寿命具有重要意义，而提高电极寿命的直接有效的方法是提高电极材料的综合性能。
在制备综合性能优异的铜基电焊电极材料中，纳米级别的A12O3颗粒和碳纳米管(CNTs)是理想的增强相。A12O3颗粒具有高硬度，高熔点，高温稳定性，能显著提高铜基体的室温及高温力学性能。CNTs作为一维纳米材料，以超高的强度和模量，良好的导电导热性，作为增强相在提高复合材料性能方面表现出了良好的应用。
为了充分发挥A12O3颗粒和CNTs的各自的特点优势，获得综合性能更加优异的复合材料，采用内氧化法制备具有催化活性的A12O3/Cu复合粉末，再通过化学气相沉积法(CVD)在A12O3/Cu粉末表面原位合成CNTs，制得Al2O3-CNTs/Cu复合粉末。通过这种方法获得的CNTs分散均匀，与铜基体有良好的结合，避免了机械混合法的偏聚和对CNTs的破坏。这样制得的复合材料可以获得比机械混合法更加优异的性能。从而制备出综合性能更加优异、使用寿命更长的电焊电极，以满足社会现代化发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种经济、各项性能优良的Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法，这种方法所制得的材料具高导电、高导热、高强度以及高耐磨性的特点。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料的制备方法，该方法的具体步骤为：
(1)制备具有催化活性的合金粉：将气雾化Cu-Al合金粉和Cu2O按照一定质量比例混合均匀，然后装入石英管中密封，通入氩气，850℃-900℃反应1-2小时后，通入氢气850℃-900℃还原1-2h，制得Al2O3/Cu复合粉末；
(2)制备Al2O3-CNTs/Cu复合粉末：在Al2O3/Cu复合粉末表面通过化学气相沉积工艺沉积碳纳米管，制得Al2O3-CNTs/Cu复合粉末；
(3)制备Al2O3-CNTs/Cu复合材料：将得到的Al2O3-CNTs/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率、烧结压力以及烧结温度，进行烧结制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
本发明制备方法中的步骤(1)非常关键，采用内氧化法对Cu-Al合金粉氧化制备Al2O3/Cu复合粉末，纳米尺寸的Al2O3分散均匀，不仅可以起到弥散强化Cu基体的作用，还可以作为沉积碳纳米管的催化剂。
优选情况下，Cu-Al合金粉末中Al元素含量控制在质量百分比为0.1-0.6％，粒度在150-350目之间均匀分布。Cu-Al合金粉和Cu2O的质量比例按照Cu2O的氧原子足够把Cu-Al合金粉中的Al元素全部氧化成Al2O3的量的1.2倍为准。在该优选参数条件下，确保Cu-Al合金内氧化后固溶在Cu中的Al原子被全部氧化为Al2O3析出，解决了用CVD法制备CNTs/Cu复合材料导电率低的瓶颈问题。
具体情况下，所述化学气相沉积工艺，在反应温度下，通入碳源气体并保持一定时间进行CNTs的沉积生长。
进一步地，所述碳源气体为H2/C2H4的混合气体与水蒸气，通入的H2流量为2300-2500ml/min，C2H4流量为80-200ml/min，水蒸气流量为1200-1500ml/min，生长温度为800-900℃，生长时间为30-90min。
进一步地，所述的SPS烧结升温速率为80-100℃/min，烧结温度为850-1000℃，烧结压力为40-50MPa，烧结时间为10-15min。
本发明制得的Al2O3-CNTs/Cu复合材料在保持具有高导电(88％IACS)导热性的同时，强度、硬度、耐摩擦性、耐腐蚀性优异，可用于制备电焊电极、电触头材料等，且制备方法简单、成本低、制备过程易于实施及控制。
附图说明
图1为本发明中使用的反应装置示意图；
图2为根据本发明所制备的Al2O3-CNTs/Cu复合粉末的扫描电镜照片；
图3为根据本发明所制备的Al2O3-CNTs/Cu复合材料拉伸断口扫描电镜照片。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
本发明为了解决CNTs不易分散均匀以及与Cu润湿性差而界面结合强度不足的问题，采用化学气相沉积(CVD)法实现CNTs在铜基体表面的原位生成。首先制备具有催化活性的Al2O3/Cu复合粉末，其次以具有催化活性的铜合金粉末为基体，采用CVD法制备Al2O3-CNTs/Cu复合粉末，然后采用放电等离子烧结法(SPS)制备CNTs/Cu复合材料。
本发明内氧化法制备的Al2O3/Cu粉末和化学气相沉积工艺所使用的反应装置将图1，其中石英管4放在加热炉1炉膛中，石英管4一端通过进气管5连接各个气瓶7(其中水蒸气瓶未示出)，中间设置有流量阀6，石英管4另一端连接出气管3，出气管3上设置有控制阀2。可以看出制备过程简单，易于控制，从而降低了成本。放电等离子烧结工艺采用现有常规设备。
实施例1：
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
(1)将500g气雾化Cu-0.12％wtAl合金粉和5.76g Cu2O混合均匀，然后装入石英管中密封，通入流量为800ml/min的氩气，850℃反应1小时后，通入氢气850℃还原1h，制得Al2O3/Cu复合粉末。
(2)对Al2O3/Cu复合粉末进行化学气相沉积生长碳纳米管，升温至反应温度850℃；以H2流量为2300ml/min，C2H4流量为80ml/min通入反应区，水蒸气流量为1250ml/min，进行CNTs在Al2O3/Cu合金表面原位生长1小时，得到Al2O3-CNTs/Cu复合粉末。
该Al2O3-CNTs/Cu复合粉末的扫描电镜照片见图2。可以看出高质量的CNTs均匀分布在铜基体表面，并且一端镶嵌在基体上，这有利于烧结过程CNTs与铜基体的结合，从而提高复合材料的性能。
(3)将得到的Al2O3-CNTs/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率为80℃/min、烧结压力40MPa以及烧结温度为900℃，进行烧结10min制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
图3是该Al2O3-CNTs/Cu复合材料拉伸断口扫描电镜形貌。可以看到被拉断的碳纳米管，表明碳纳米管承载载荷从而起到强化材料的作用。
实施例2：
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
(1)将500g气雾化Cu-0.12％wtAl合金粉和5.76g Cu2O混合均匀，然后装入石英管中密封，通入流量为800ml/min的氩气，900℃反应1小时后，通入氢气850℃还原1h，制得Al2O3/Cu复合粉末。
(2)对Al2O3/Cu复合粉末进行化学气相沉积生长碳纳米管，升温至反应温度900℃；以H2流量为2500ml/min，C2H4流量为150ml/min，水蒸气流量为1400ml/min通入反应区，进行CNTs在Al2O3/Cu表面原位生长0.5小时，得到Al2O3-CNTs/Cu复合粉末。
(3)将得到的Al2O3-CNTs/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率为100℃/min、烧结压力35MPa以及烧结温度为950℃，进行烧结15min制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
实施例3：
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
(1)将500g气雾化Cu-0.6％wtAl合金粉和28.8g Cu2O混合均匀，然后装入石英管中密封，通入流量为800ml/min的氩气，900℃反应1.5小时后，通入氢气850℃还原1h，制得Al2O3/Cu复合粉末。
(2)对Al2O3/Cu复合粉末进行化学气相沉积生长碳纳米管，升温至反应温度900℃；以H2流量为2450ml/min，C2H4流量为100ml/min，水蒸气流量为1500ml/min通入反应区，进行CNTs在Al2O3/Cu表面原位生长0.5小时，得到Al2O3-CNTs/Cu复合粉末。
(3)将得到的CNTs/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率为80℃/min、烧结压力45MPa以及烧结温度为1000℃，进行烧结15min制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
对比例1：
一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法(机械混合法)，具体是按照以下步骤进行的：
(1)将500g气雾化Cu-0.12％wtAl合金粉和5.8g Cu2O混合均匀，然后装入石英管中密封，通入流量为800ml/min的氩气，900℃反应1.5小时后，通入氢气850℃还原1h，制得Al2O3/Cu复合粉末。
(2)对Al2O3/Cu复合粉末和1g的CNTs混合，经高能球磨混合30分钟。将得到的CNTs-Al2O3/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率为80℃/min、烧结压力45MPa以及烧结温度为1000℃，进行烧结15min制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
对比例2：
一种制备Al2O3/Cu复合材料，具体是按照以下步骤进行的：
(1)将500g气雾化Cu-0.12％wtAl合金粉和5.8g Cu2O混合均匀，然后装入石英管中密封，通入流量为800ml/min的氩气，900℃反应1小时后，通入氢气850℃还原1h，制得Al2O3/Cu复合粉末。
(2)将得到的Al2O3/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率为100℃/min、烧结压力35MPa以及烧结温度为900℃，进行烧结15min制得Al2O3/Cu复合材料。
本发明实施例1-3制得的Al2O3-CNTs/Cu复合材料与对比例1-2所制得的复合材料的性能测试结果见表1。
表1复合材料的性能测试结果
通过性能对比可以发现，本发明所制备的Al2O3-CNTs/Cu复合材料在软化率、摩擦系数、抗拉强度等指标上都优于机械混合法制备的CNTs-Al2O3/Cu复合材料和不含碳纳米管的Al2O3/Cu复合材料。并且在导电率性能上也明显大于机械混合法制备的CNTs-Al2O3/Cu，与不含碳纳米管的Al2O3/Cu复合材料基本相当。其主要原因在于：
(1)本发明采用内氧化法制备的Al2O3/Cu粉末中，纳米尺寸的Al2O3分散均匀，不仅可以起到弥散强化Cu基体的作用，还可以作为沉积碳纳米管的催化剂。
(2)本发明利用化学气相沉积法原位生长出来的碳纳米管一端镶嵌在铜基体中，有利于CNTs和铜基体的结合。
(3)本发明中原位生长碳纳米管过程中借助水蒸气辅助，促进了碳管的生长。
(4)本发明中由于Cu-Al合金内氧化后固溶在Cu中的Al原子被氧化为Al2O3析出，解决了用CVD法制备CNTs/Cu复合材料导电率低的瓶颈问题。
Claims (5)
1.一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
(1)制备具有催化活性的合金粉：将气雾化Cu-Al合金粉和Cu2O按照一定质量比例混合均匀，然后装入石英管中密封，通入氩气，850℃-900℃反应1-2小时后，通入氢气850℃-900℃还原1-2h，制得Al2O3/Cu复合粉末；
(2)制备Al2O3-CNTs/Cu复合粉末：在Al2O3/Cu复合粉末表面通过化学气相沉积工艺沉积碳纳米管，制得Al2O3-CNTs/Cu复合粉末；
(3)制备Al2O3-CNTs/Cu复合材料：将得到的Al2O3-CNTs/Cu复合粉末放入石墨模具中，把装有复合粉末的模具放入SPS烧结炉中，设置升温速率、烧结压力以及烧结温度，进行烧结制得Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，所述化学气相沉积工艺，在反应温度下，通入碳源气体并保持一定时间进行CNTs的沉积生长。
3.根据权利要求2所述的制备方法，所述碳源气体为H2/C2H4的混合气体与水蒸气，通入的H2流量为2300-2500ml/min，C2H4流量为80-200ml/min，水蒸气流量为1200-1500ml/min，生长温度为800-900℃，生长时间为30-90min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，所述的SPS烧结升温速率为80-100℃/min，烧结温度为850-1000℃，烧结压力为40-50MPa，烧结时间为10-15min。
5.一种采用如权利要求1-4之一所述的制备方法制备的Al2O3-CNTs/Cu复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911227856.1A CN110899717A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911227856.1A CN110899717A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110899717A true CN110899717A (zh) | 2020-03-24 |
Family
ID=69822266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911227856.1A Pending CN110899717A (zh) | 2019-12-04 | 2019-12-04 | 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110899717A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114101662A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN114101659A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101032756A (zh) * | 2007-02-01 | 2007-09-12 | 天津大学 | 原位合成碳纳米管/镍/铝增强增韧氧化铝基复合材料制备方法 |
| CN101240387A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-08-13 | 中南大学 | 一种Cu－Al2O3纳米弥散强化合金及其制备方法 |
| CN102296279A (zh) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所 | 碳纳米管-氧化铝复合结构增强聚氨酯基复合材料的制备方法 |
| CN102676867A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-09-19 | 河南科技大学 | 一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料及其制备方法 |
| CN102978434A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-03-20 | 北京科技大学 | 一种短纤维与颗粒协同增强铜基复合材料及其制备方法 |
| CN104141061A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-12 | 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) | 一种氧化铝弥散强化铜合金的粉末冶金制备方法 |
| CN105198447A (zh) * | 2015-10-23 | 2015-12-30 | 河海大学 | 一种氧化铝-碳纳米管复合粉体材料的制备方法 |
| CN105779962A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 上海理工大学 | 一种铜-碳纳米管复合粉末的制备方法 |
| CN105838911A (zh) * | 2016-05-28 | 2016-08-10 | 上海大学 | 一种制备氧化铝弥散强化铜的方法 |
| CN106521205A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-03-22 | 上海大学 | 一种制备氧化铝弥散强化铜基复合材料的方法 |
| CN108611511A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-02 | 上海理工大学 | 一种三维互通CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
| CN108611510A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-02 | 上海理工大学 | 一种CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
| CN108655390A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-16 | 上海理工大学 | 一种Cu-Cr/CNTs复合粉末及其制备方法 |
-
2019
- 2019-12-04 CN CN201911227856.1A patent/CN110899717A/zh active Pending
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101032756A (zh) * | 2007-02-01 | 2007-09-12 | 天津大学 | 原位合成碳纳米管/镍/铝增强增韧氧化铝基复合材料制备方法 |
| CN101240387A (zh) * | 2007-11-23 | 2008-08-13 | 中南大学 | 一种Cu－Al2O3纳米弥散强化合金及其制备方法 |
| CN102296279A (zh) * | 2010-06-22 | 2011-12-28 | 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所 | 碳纳米管-氧化铝复合结构增强聚氨酯基复合材料的制备方法 |
| CN102676867A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-09-19 | 河南科技大学 | 一种氧化铝粒子弥散强化铜复合材料及其制备方法 |
| CN102978434A (zh) * | 2012-12-13 | 2013-03-20 | 北京科技大学 | 一种短纤维与颗粒协同增强铜基复合材料及其制备方法 |
| CN104141061A (zh) * | 2014-08-06 | 2014-11-12 | 广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院) | 一种氧化铝弥散强化铜合金的粉末冶金制备方法 |
| CN105198447A (zh) * | 2015-10-23 | 2015-12-30 | 河海大学 | 一种氧化铝-碳纳米管复合粉体材料的制备方法 |
| CN105779962A (zh) * | 2016-03-18 | 2016-07-20 | 上海理工大学 | 一种铜-碳纳米管复合粉末的制备方法 |
| CN105838911A (zh) * | 2016-05-28 | 2016-08-10 | 上海大学 | 一种制备氧化铝弥散强化铜的方法 |
| CN106521205A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-03-22 | 上海大学 | 一种制备氧化铝弥散强化铜基复合材料的方法 |
| CN108611511A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-02 | 上海理工大学 | 一种三维互通CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
| CN108611510A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-10-02 | 上海理工大学 | 一种CNTs/Cu复合材料及其制备方法 |
| CN108655390A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-16 | 上海理工大学 | 一种Cu-Cr/CNTs复合粉末及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KAI XU，ET AL: "Preparation and formation mechanism of CNTs/Cu-Al2O3 composite powders by in situ CVD using internally-oxidized Cu-Al alloy powders", 《MATERIALS LETTERS》 * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114101662A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用 |
| CN114101659A (zh) * | 2021-12-06 | 2022-03-01 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114101659B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-04-19 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合材料及其制备方法和应用 |
| CN114101662B (zh) * | 2021-12-06 | 2024-05-14 | 赵玉荣 | 一种铜合金碳纳米管复合粉体及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106521204B (zh) | 一种原位生长石墨烯增强金属基复合材料的制备方法 | |
| CN100400688C (zh) | 气相沉积原位反应制备碳纳米管增强铜基复合材料的方法 | |
| CN110157932B (zh) | 一种基于原位合成的石墨烯改性铜基电触头材料的制备方法 | |
| JP3673436B2 (ja) | 炭素基金属複合材料およびその製造方法 | |
| CN110846529A (zh) | 石墨烯增强铜复合材料的制备方法 | |
| WO2020186752A1 (zh) | 一种等离子体球磨制备超细晶 WC-Co 硬质合金的方法 | |
| CN113337747B (zh) | 一种高强高导铜合金的制备方法 | |
| CN102383071A (zh) | 一种原位反应制备碳纳米管增强钛基复合材料的方法 | |
| CN106498313A (zh) | 高强高延性CNTs‑SiCp增强铝基复合材料及其制备方法 | |
| CN110496969A (zh) | 纳米钨粉及其制备方法 | |
| CN109439964A (zh) | 碳纳米管-石墨烯协同增强铝基复合材料力学性能的制备方法 | |
| CN102153347B (zh) | 一种快速合成Ti3SiC2亚微米粉体的方法 | |
| CN110899717A (zh) | 一种Al2O3-CNTs/Cu复合材料及其制备方法 | |
| CN108611510A (zh) | 一种CNTs/Cu复合材料及其制备方法 | |
| CN102874809A (zh) | 一种碳化硅复合粉体及其制备工艺 | |
| Li et al. | In-situ homogeneous synthesis of carbon nanotubes on aluminum matrix and properties of their composites | |
| CN102290260B (zh) | 一种电触头及其制备方法 | |
| CN103480837A (zh) | 高导热CNT-Cu热用复合材料的制备方法 | |
| CN111484017A (zh) | 一种基于二氧化硅微球@C制备SiC纳米颗粒的方法 | |
| CN112008087A (zh) | 一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法 | |
| EP2752390B1 (en) | Carbon nanofibers encapsulating metal cobalt, and production method therefor | |
| CN109778046B (zh) | 一种低成本高性能混晶结构WC-Co硬质合金的制备方法 | |
| CN102822392A (zh) | 精炼铝用阴极碳块及其制造方法 | |
| CN112410597B (zh) | 一种纳米wc弥散强化铜的制备方法 | |
| CN112877561B (zh) | 石墨烯-碳纳米管共同增强铜基复合材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200324 |