[發明專利]一種MWCNTs增強Cu-Ti復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201711201240.8
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108048684A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 肖鵬;王丹;姜伊輝;梁淑華
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C1/05;C22C9/00;C22C26/00;B22F1/00;B22F3/02;B22F3/14;B22F9/04
• 代理公司: 北京國昊天誠知識產權代理有限公司 11315
• 代理人: 楊洲

本發明提供一種MWCNTs增強Cu?Ti復合材料的制備方法，屬于復合材料技術領域。本所述制備方法包括球磨、混料、冷壓和熱壓燒結等步驟。本申請提供的制備方法，在Cu基體中添加Ti作為合金化元素，添加MWCNTs作為增強相，通過球磨、超聲等提高多壁碳納米管在基體中的分散均勻度，通過梯度升溫的熱壓燒結改善MWCNTs與Cu基體間的潤濕性能，提高復合材料的綜合性能。

技術領域

本發明涉及金屬材料的增強技術領域，尤其涉及一種MWCNTs增強Cu-Ti復合材料的制備方法。

背景技術

銅及其合金因其優異的機械性能、導電性和加工性等被廣泛應用于各個領域，隨著現代社會和科技的高速發展，對銅及其合金以及相關復合材料提出了更高的要求，不僅要求其具有傳統材料本身的性能之外，在強度、耐腐蝕性和摩擦性能方面也提出了更高的指標。目前，在銅基體中引入增強相來獲得高性能復合材料的手段得到了廣泛應用。MWCNTs(多壁碳納米管)作為一種納米級的碳材料，因其具有獨特結構而在電導率、強度上具有良好的表現，因此，MWCNTs是銅基復合材料一種較為理想的增強體。

關于碳納米管增強銅基復合材料的研究顯示，碳納米管添加可有效提高復合材料的各項性能指標。然而，由于自身所具有的較大的長徑比和較強的范德華力，碳納米管很容易發生團聚，難以實現在銅基體中的均勻分散；另一方面，碳納米管與銅基體間的潤濕性很差，難以實現基體與增強相間強的界面結合，使得復合材料在受力時很難進行有效的載荷傳遞。團聚和潤濕性差都嚴重削弱了碳納米管的增強效果，進而降低復合材料的最終性能。因此，為了得到綜合性能良好的復合材料，充分發揮碳納米管的增強效果，這兩方面的問題亟待解決。

發明內容

本發明要解決的問題是現有的碳納米管增強銅基復合材料，由于碳納米管自身的性能、碳納米管與銅基體間的潤濕性差等問題導致碳納米管的增強效果不高，進而降低復合材料最終性能。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：提供一種MWCNTs增強Cu-Ti復合材料的制備方法。所述制備方法，包括以下步驟：

(1)球磨：將Cu粉和Ti粉的混合粉末進行球磨6～12h；

(2)混料：將MWCNTs(多壁碳納米管)預分散液用去離子水稀釋后進行超聲1～2h，得到MWCNTs分散液，之后將步驟(1)得到的混合金屬粉末緩慢加入到MWCNTs分散液中，攪拌后靜置；

(3)冷壓：除去步驟(2)中得到的靜置后的溶液的上層清液，得到復合粉末，將干燥后的復合粉末冷壓得到生坯；

(4)熱壓燒結：將步驟(3)得到的生坯進行熱壓燒結；熱壓燒結時惰性氣體保護；

熱壓燒結時梯度升溫：先升溫至T0保溫1～2h，之后繼續升溫，待溫度升至900～1000℃后在25～30Mpa下加壓1～2h，之后冷卻至室溫，得到MWCNTs增強Cu-Ti復合材料。

進一步地，所述步驟(1)中的Ti粉的質量為Ti粉、Cu粉和MWCNTs總質量的5～8％，步驟(2)中MWCNTs的質量為Ti粉、Cu粉和MWCNTs總質量的0.1～0.5％。

進一步地，所述T0為790～820℃。

優選地，步驟(1)中Ti粉和Cu份的純度大于等于99.9％。

優選地，步驟(1)中進行的球磨為高能球磨，球磨轉速為300～400r/min，球料比為5:1～20:1，球磨過程中充入氬氣作為保護氣氛，并加入乙醇作為過程控制劑。

進一步地，Ti粉、Cu粉和MWCNTs總質量與步驟(2)中去離子水的體積比為0.25～0.4(g/mL)。

優選地，步驟(2)中超聲功率為50～100W。