采用鱗片石墨粉和純銅粉為原料,通過(guò)真空熱壓燒結(jié)制備高導(dǎo)熱石墨/銅復(fù)合材料。研究了石墨體積分?jǐn)?shù)對(duì)該復(fù)合材料熱導(dǎo)率和抗彎強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:熱壓溫度對(duì)該復(fù)合材料的界面影響較大,在熱壓溫度970℃,該復(fù)合材料界面結(jié)合最好;隨石墨體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料的致密度下降,而熱導(dǎo)率先升后降。當(dāng)石墨體積分?jǐn)?shù)為60%時(shí),該復(fù)合材料的熱導(dǎo)率達(dá)到最大,為680 W/（m·K）;隨著石墨體積分?jǐn)?shù)的增加,該復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度下降。 

【文章來(lái)源】：熱加工工藝. 2016,45(16)北大核心CSCD

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為不同熱壓溫度下石墨/銅復(fù)合材料界面

形粉末。圖1為復(fù)合材料的真空熱壓燒結(jié)的形貌�？煽吹�，天然鱗片石墨片層面垂直于壓力方向，設(shè)定該方向?yàn)閄-Y二維方向。這是因?yàn)樵趬毫ψ饔孟�，天然鱗片石墨的層狀結(jié)構(gòu)有了選擇性的排列，且趨向于X-Y二維方向。隨著壓力逐漸增大，粉末之間接觸逐漸緊密，當(dāng)壓力達(dá)到一定值以后，由于銅粉的存在，阻礙了石墨進(jìn)一步運(yùn)動(dòng)，使得石墨的層片面排列不夠理想。將冷壓坯進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)時(shí)，由于銅粉逐漸熔化，處于塑性狀態(tài)，形態(tài)距離變小，阻礙鱗片石墨運(yùn)動(dòng)的力減校在熱壓力作用下，鱗片石墨的層片面進(jìn)一步趨向于X-Y二維面。圖2為不同熱壓溫度下石墨/銅復(fù)合材料界面的結(jié)合情況�？煽吹剑搹�(fù)合材料的界面結(jié)合情況受熱壓溫度的影響，當(dāng)溫度為940℃時(shí)，銅和石墨之間的界面結(jié)合較差，界面中可看到許多孔洞。隨溫度的升高，銅粉熔化為液態(tài)，使得界面結(jié)合更好，從圖2（b）可看到，石墨/銅復(fù)合材料的界面結(jié)合致密，未發(fā)現(xiàn)孔洞。因此，選擇合適的熱壓溫度，是優(yōu)化復(fù)合材料界面，提高復(fù)合材料性能的關(guān)鍵。2.2石墨含量對(duì)復(fù)合材料致密度的影響圖3為不同石墨含量對(duì)復(fù)合材料致密度的影響。在燒結(jié)溫度970℃，熱壓壓力20MPa下，從圖中可看到，隨著石墨體積分?jǐn)?shù)的增加，該復(fù)合材料的致密度不斷下降。這是由于石墨含量較低時(shí)，銅含量充足，石墨均勻分布其中，真空熱壓燒結(jié)時(shí)，坯料在燒結(jié)過(guò)程中承受壓力，銅可充分填充于石墨之間的間隙。隨著石墨含量的逐漸增加，石墨與石墨之間接觸逐漸增多，在混合粉末中會(huì)形成“架橋效應(yīng)”，阻礙粉末的壓實(shí)致密，“架橋”的存在也會(huì)使得銅粉與石墨的接觸不夠緊密，高溫時(shí)銅需要移動(dòng)較長(zhǎng)的距離才能填滿與石墨之間的間隙。石墨的增加會(huì)使銅由于不足而不能充分填滿與石墨之間的空隙，從而引起該復(fù)合材料致密度的降低。

態(tài)，形態(tài)距離變小，阻礙鱗片石墨運(yùn)動(dòng)的力減校在熱壓力作用下，鱗片石墨的層片面進(jìn)一步趨向于X-Y二維面。圖2為不同熱壓溫度下石墨/銅復(fù)合材料界面的結(jié)合情況。可看到，該復(fù)合材料的界面結(jié)合情況受熱壓溫度的影響，當(dāng)溫度為940℃時(shí)，銅和石墨之間的界面結(jié)合較差，界面中可看到許多孔洞。隨溫度的升高，銅粉熔化為液態(tài)，使得界面結(jié)合更好，從圖2（b）可看到，石墨/銅復(fù)合材料的界面結(jié)合致密，未發(fā)現(xiàn)孔洞。因此，選擇合適的熱壓溫度，是優(yōu)化復(fù)合材料界面，提高復(fù)合材料性能的關(guān)鍵。2.2石墨含量對(duì)復(fù)合材料致密度的影響圖3為不同石墨含量對(duì)復(fù)合材料致密度的影響。在燒結(jié)溫度970℃，熱壓壓力20MPa下，從圖中可看到，隨著石墨體積分?jǐn)?shù)的增加，該復(fù)合材料的致密度不斷下降。這是由于石墨含量較低時(shí)，銅含量充足，石墨均勻分布其中，真空熱壓燒結(jié)時(shí)，坯料在燒結(jié)過(guò)程中承受壓力，銅可充分填充于石墨之間的間隙。隨著石墨含量的逐漸增加，石墨與石墨之間接觸逐漸增多，在混合粉末中會(huì)形成“架橋效應(yīng)”，阻礙粉末的壓實(shí)致密，“架橋”的存在也會(huì)使得銅粉與石墨的接觸不夠緊密，高溫時(shí)銅需要移動(dòng)較長(zhǎng)的距離才能填滿與石墨之間的間隙。石墨的增加會(huì)使銅由于不足而不能充分填滿與石墨之間的空隙，從而引起該復(fù)合材料致密度的降低。圖4為石墨含量不同時(shí)復(fù)合材料在X-Y向和Z向的熱導(dǎo)率�？煽闯觯瑥�(fù)合材料在X-Y向的熱導(dǎo)率圖2不同熱壓溫度下石墨/銅復(fù)合材料的界面Fig.2Interfaceofgraphite/Cucompositeunderdifferenthotpressingtemperatures圖1石墨/銅復(fù)合材料熱壓燒結(jié)后的形貌Fig.1Morphologyofgraphite/Cucompositeafterhotpressing圖3不同石墨含量對(duì)復(fù)合材料致密度的影響Fig.3Effectofgraphitevolumefractiononrelativedensityofthecompo

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]放電等離子燒結(jié)制備非連續(xù)石墨纖維/Cu復(fù)合材料[J]. 張昊明,何新波,沈曉宇,劉謙,曲選輝.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2012(03)
[2]鍍銅石墨-銅基復(fù)合材料組織與性能研究[J]. 王文芳,許少凡,應(yīng)美芳,王成福,儲(chǔ)道葆.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1999(01)
[3]鋁-石墨復(fù)合材料的研制[J]. 郭可讱,梁立達(dá).  大連工學(xué)院學(xué)報(bào). 1982(01)



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