研究进展
稀贵及有色金属材料先进复合制备与加工技术方向研究进展
信息来源:云南省新材料制备与加工重点实验室  发布时间:[2016-09-08]

1CNTs增强金属基复合材料方向近年来,本项目组在CNTs增强金属基复合材料方向承担了国家自然基金“高强高导电层状CNTs/Cu复合材料的制备与性能研究”、云南省应用基础研究面上项目“多壁碳纳米管强化铝基复合材料制备及表征”、云南省教育厅科研基金重点项目“机械球磨法制备多壁碳纳米管强化铝基复合材料研究”、云铜预研基金项目“碳纳米管增强Cu基复合材料的研究”、云铜预研基金项目“纳米碳管增强铝基复合材料制备工艺研究”等多项科研项目,围绕CNT的纯化与分散、复合粉体在球磨过程中的组织形貌及性能演变、复合粉体的成形与烧结及复合材料的强化机理等内容开展了较多的前期研究工作。

主要研究进展如下:(1)探索了CNTs的有效纯化方法:采用HF酸浸泡+高温氧化+HNO3浸泡的纯化方法可以有效的去除CNTs中的二氧化硅载体、无定形碳、过渡金属催化剂颗粒等杂质,提高CNTs的纯度,并有助于CNTs分散性的提高。(2)研究了CNTs的均匀分散技术:采用球磨技术可以有效地将CNTs均匀分散到CuAl基体金属中,获得较为均匀的CNTs/CuAl复合粉体。

 

CNTs/Al复合材料棒材及其拉伸应力-应变曲线

2)微波高温处理技术方向项目组在多模腔微波辅助加热场中保温装置的设计,微波场中热点和热失控的控制等方面进行了前期研究,掌握了微波加热场温度控制技术;开展了多种粉末体系的微波烧结研究,在W-Ni-FeW-CuWC-Co体系的微波烧结机理与晶粒长大规律方面取得了一定的成果。近来对微波气相选择性氧化纯化方法进行了前期的探索研究,并得到了较好的纯化效果,结果如图所示。现已申请两项国家发明专利:“一种微波选择性氧化纯化碳纳米管的方法”和“一种微波烧结制备碳纳米管增强铜基复合材料的方法

 

图微波气相氧化法纯化前后CNTsTEM照片a纯化前b纯化后

3)材料表面改性方向在块体材料和低维材料表面的预处理及电、化学沉积涂覆金属层等方向具有一定的研究基础,已掌握碳材料(如碳基复合材料、碳纤维等)的表面粗化、氧化、活化、官能团调控以及沉积NiCuAg等金属或合金层的关键技术。本团队采用电沉积技术在碳纤维表面镀铜、镍等金属层、采用化学沉积技术在纳米氧化锡表面包覆银金属层等方面展开了研究,可实现表面金属层的包覆状态有效控制,如图所示。

低维材料表面包覆金属层的表面形貌(a)化学镀法实现纳米SnO2颗粒表面包覆银金属层;(b)电沉积法实现碳纤维表面包覆铜金属层:部分包覆;(c)电沉积法实现碳纤维表面包覆铜金属层:完整包覆