銅(Cu)及其合金具有良好的延展性[1]、優良的冷/熱加工性、較高的耐腐蝕性、優良的合金化特性[2]、較高的導電性[3]和導熱性,得到了廣泛的應用[4~6]
微電子工業的興起,要求銅及其合金在保持良好導熱和導電性的同時還要具有較高的強度
但是,銅及其合金難以兼顧高強和高導性能 [7,8]
文獻[9]的結果表明,石墨烯/銅復合材料(Gr/Cu)保持了純Cu的良好導電性且Gr與Cu之間的協同強化使其強度提高,可滿足微電子領域對銅材料高強高導性能的要求
但是,Gr的團聚[10]和Gr與Cu之間的潤濕性較低[11,12]
為了解決此難題,可在Cu基體中添加鎳(Ni)制備Gr-Ni/Cu復合材料
制備銅基復合材料(CMCs)的方法,主要有粉末冶金法[13~15]、分子級混合法[16,17]和電化學沉積法[18]
Tang Y[19]用原位化學還原法制備了Gr-Ni/Cu復合材料,當Gr-Ni的添加量(體積分數)為1.88%時,復合材料的屈服強度提高了94%
Jiang R等[20]用化學鍍鎳法制備了Gr-Ni/Cu復合材料,當Gr-Ni的添加量(質量分數)為0.13%時,復合材料的屈服強度提高了11.5%
劉朋等[21]用干磨法制備了Gr-Ni/Cu復合材料,當Gr含量(質量分數)為0.2%、Ni含量為1.0 %時,材料的壓縮屈服強度提高了31%
原位法和化學鍍鎳法雖然能提高Gr的分散性和Gr與Cu之間的潤濕性,但是制備過程較為復雜、成本高、可控性也比較差；而干磨法又嚴重破壞了Gr的結構,而且Gr的分散性不高
鑒于此,本文提出將過程可控、低成本和清潔無污染的“濕混法”與放電等離子燒結(SPS)和熱擠壓(HE)相結合的新工藝,制備石墨烯納米片(GNP)增強銅基復合材料(GNP/Cu),研究GNP和Ni對其強化的機理
1 實驗方法
實驗用原料有：水霧化Cu粉,純度不低于99.85%,粒徑為45 μm
石墨烯納米片(GNP)的厚度為1~5 nm,直徑為1~3 μm
Ni粉的純度為99.9%,粒徑為100~200 nm
其他化學試劑有：無水乙醇,分析純；HCl,純度不低于36%；FeCl3,純度不低于95%
先將球形Cu粉片化預處理,即將球形Cu粉和濃度為20%(質量分數)的無水乙醇倒入球磨罐中,以200 r/min的速率球磨3 h,球料比為3∶1
每球磨10 mi
聲明：
“GNP-Ni/Cu復合材料的界面調控和強化機理” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：宗意勛,李樹豐,劉磊,張鑫,潘登,吳代惠玉
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2025年07月23日 ~ 26日 
