CN102517524A - 一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺 - Google Patents

一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺，由球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末和多壁碳纳米管热压成型而成，上述各组分的重量比为（5.91～5.997）：（0.003～0.09）。本发明碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料的密度为6.30～6.83g/cm3、热导率为2.15～3.32Wm-1K-1、抗压强度为236.8～1057.0MPa、应变极限为2.1～10.0%。

Description

一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺。
背景技术
Cu基块体非晶合金由于具有优异的力学性能、耐摩擦磨损和腐蚀性能，有望成为新型的功能与结构材料。但是，块体非晶合金的室温塑性变形几乎为0，并且其导电和导热性能远远差于相应成分的晶态合金，导致其应用范围受到极大的限制。制备块体非晶合金复合材料是解决上述问题的重要方法。碳纳米管具有极高的强度、高的导电和导热性能，若能将碳纳米管与Cu基非晶合金进行复合，能够获得在电学、热学以及力学等综合性能优异的块体非晶合金复合材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、导电和导热性能高的碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料及其制备工艺。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料，其特征在于：由球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末和多壁碳纳米管热压成型而成，上述各组分的重量比为（5.91～5.997）：（0.003～0.09）。
所述多壁碳纳米管的外径>50 nm，长度20μm，纯度>95 wt%。
上述Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料的制备工艺，包括如下步骤: ⑴按照重量比为（5.91～5.997）：（0.003～0.09）称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末以及外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的多壁碳纳米管；⑵将粉末混合均匀后倒入Cr12MoV金属模具的型腔内；⑶用油压机在150 MPa的压力下对粉末进行预压成型；⑷用加热套以10 0C/min的升温速率将模具加热到3800C；⑸用油压机在450 MPa的压力下对混合粉末进行热压成型。
本发明制成的块体非晶合金复合材料产品分别用扫描电子显微镜（SEM）分析粉末的结合情况、用阿基米德法测定试样的密度（ρ）、用激光闪光法测定试样的热导率、用万能试验机测定试样的力学性能。
本发明制成的碳纳米管增强的Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料的密度为6.30～6.83 g/cm3、热导率为2.15～3.32 Wm-1K-1、抗压强度为236.8～1057.0 MPa、应变极限为2.1～10.0 %。。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
用天平称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末5.997g、外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的碳纳米管0.003g，将非晶合金粉末和碳纳米管混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得密度为6.83g/cm3、热导率为3.30Wm-1K-1、抗压强度为1057.0MPa、应变极限为10.0%的块体非晶合金复合材料。
实施例2
用天平称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末5.964g、外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的碳纳米管0.036g，将非晶合金粉末和碳纳米管混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得密度为6.50g/cm3、热导率为3.32Wm-1K-1、抗压强度为597.1MPa、应变极限为8.9%的块体非晶合金复合材料。
实施例3
用天平称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末5.94g、外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的碳纳米管0.06g，将非晶合金粉末和碳纳米管混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得密度为6.40g/cm3、热导率为2.15Wm-1K-1、抗压强度为280.3MPa、应变极限为2.1%的块体非晶合金复合材料。
实施例4
用天平称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末5.91g、外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的碳纳米管0.09g，将非晶合金粉末和碳纳米管混合均匀后放入Cr12MoV金属模具的型腔中，在150MPa的压力下进行预压成型后，用加热套以100C/min的升温速率将模具加热到3800C，然后以450MPa的压力进行热压成型，获得密度为6.30g/cm3、热导率为2.15Wm-1K-1、抗压强度为236.8MPa、应变极限为2.9%的块体非晶合金复合材料。

Claims (3)

1.一种Cu50Zr40Ti10块体非晶合金复合材料，其特征在于：由球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末和多壁碳纳米管热压成型而成，上述各组分的重量比为（5.91～5.997）：（0.003～0.09）。
2.根据权利要求1所述的块体非晶合金复合材料，其特征在于：所述多壁碳纳米管外径>50 nm，长度20μm，纯度>95 wt%。
3.一种权利要求1所述的块体非晶合金复合材料的制备工艺，其特征在于：包括如下步骤:
⑴按照重量比为（5.91～5.997）：（0.003～0.09）称取粒径小于50 μm的球形Cu50Zr40Ti10非晶合金粉末以及外径大于50 nm、长度为20 μm、纯度大于95 wt%的多壁碳纳米管；
⑵将粉末混合均匀后倒入Cr12MoV金属模具的型腔内；
⑶用油压机在150 MPa的压力下对粉末进行预压成型；
⑷用加热套以10 0C/min的升温速率将模具加热到3800C；
⑸用油压机在450 MPa的压力下对混合粉末进行热压成型。
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