【摘 要】
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高速发展的社会和现代工业对金属基复合材料提出了越来越高的性能要求,将具有独特结构和优异性能的CNTs作为强化相,通过合适的工艺方法来制备CNTs增强Cu基复合材料,以期得到高强度、高耐磨性等优异综合性能的铜基复合材料,这将具有广阔的应用前景。本论文从目前CNTs增强Cu基复合材料研究存在的问题出发,以粉末冶金的方法制备了 MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料,探究了最佳的球磨工艺和烧结温度,分
【基金项目】
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国家自然科学基金（Nos.U1502274,51631002,51501149）； 陕西省重点研发计划（No.2017ZDXM-GY-028）；
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高速发展的社会和现代工业对金属基复合材料提出了越来越高的性能要求,将具有独特结构和优异性能的CNTs作为强化相,通过合适的工艺方法来制备CNTs增强Cu基复合材料,以期得到高强度、高耐磨性等优异综合性能的铜基复合材料,这将具有广阔的应用前景。本论文从目前CNTs增强Cu基复合材料研究存在的问题出发,以粉末冶金的方法制备了 MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料,探究了最佳的球磨工艺和烧结温度,分析了强化相MWCNTs的加入量和基体合金化元素Ti对复合材料组织及性能的影响,探究了复合材料的断裂方式及MWCNTs的强化机理。实验结果主要有以下几点:（1）在400r/min的转速下对Cu-0.5%Ti基体粉末球磨8h,球料比20:1,再结合对MWCNTs分散液的超声波处理和机械搅拌,在950℃下进行热压烧结所制得的MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料致密性和界面结合性最好,MWCNTs的分散最为均匀,材料性能最佳。（2）伴随着增强相MWCNTs加入量的增多,MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料的致密度和导电率都有一定程度的降低,而硬度表现为先升高后降低的变化趋势,总的来说,当MWCNTs添加量为0.2%时,复合材料的综合性能最佳,致密度为98.20%,导电率为84.45%IACS,硬度为 92HB。（3）通过对比分析可知,在MWCNTs/Cu复合材料中,因基体和增强体之间极差的界面润湿性,导致增强相MWCNTs只是机械性地夹杂在复合材料之中,界面结合强度极差,复合材料中存在较多的孔隙,继而导致复合材料整体的性能不佳;而对于MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料来说,因为有基体合金化元素Ti的加入,通过在复合材料的界面处形成TiC,极大地改善了增强相与基体之间的界面结合性能,提高了界面结合强度,从而更充分地发挥了 MWCNTs的强化效果。（4）对MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料进行冷轧+退火工艺处理后,其致密度和硬度都有不同程度的提升,对复合材料进行拉伸试验可以得出,Ti的添加有效地强化了复合材料的界面结合,当MWCNTs添加量为0.2%时,MWCNTs/Cu-0.5%Ti复合材料的抗拉强度可达395MPa,伸长率达11.8%。（5）通过对复合材料的摩擦磨损实验总结得出,适量的MWCNTs可有效地降低材料的摩擦系数和磨损失重,改善复合材料的耐磨性。
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