CN108441662B - 一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，制备方法包含以下步骤：先将粉末状的碳纳米管原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末，然后将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末；采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型制得。本发明采用金属包覆的碳纳米管作为增强体，提高了碳纳米管与金属接触相界相容性，制备方法简单，能得到一种具有很好的力学性能和热物理性能的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料，有广阔的应用前景。

Description

一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，属于复合材料的制备技术领域。
技术背景
碳纳米管(CNTs)自从发现以来，就以特殊的力学、热学、磁学和电学性能，使其在纳米电子、精密机械、医疗器件等诸多领域展现出了良好的应用前景。碳纳米管的抗拉强度可达50～200GP，是钢的100多倍，密度仅为1.35g/cm3，弹性模量高达1TPa，约为钢的5倍，被认为是最具前景的陶瓷、聚合物以及金属基复合材料的理想增强体，但是在增强金属基复合材料方面还存在许多困难。这其中的主要困难在于碳纳米管和它纳米材料一样具有很大的长径比、比表面积和比表面能，存在很大的范德华力，容易聚集缠结，很难在金属基体中均匀分散。另一方面，碳纳米管的表面活性较低，与金属基体的润湿性差，这造成了其与金属基体之间的界面结合较差。这些因素会严重影响金属基复合材料的密度，及其力学、电学、摩擦磨损等性能，尤其是摩擦磨损性能。
为解决以上问题，如中国专利公开号CN 1804099A，发明名称为“碳纳米管金属基复合材料及其制备方法”，采用酸洗后的碳纳米管加入表面活性剂，之后镀镍、球磨、超声分散后挤压成预制块。如中国专利公开号CN 101619426A，名称为“碳纳米管增强铜基复合材料”的制备方法，采用了机械球磨法将碳纳米管断裂成所需要的碳纳米晶须，并对碳纳米晶须进行酸洗烘干，然后在再制备混合均匀的碳纳米晶须与铜粉的复合粉末。如中国专利公开号CN 102002652A，“碳纳米管增强金属基复合材料及其原位制备方法”，通过金属粉末表面包覆碳源物质和催化剂前驱物，后通过催化热解反应使金属表面原位生成碳纳米管，最后致密化处理得到原位生成的碳纳米管增强金属基材料。发明专利申请号201310578266.x公开了一种碳纳米管表面改性及分散方法，首先采用强碱和双氧水的混合溶液对碳纳米管的表面进行预处理，然后再用单宁酸对经预处理的碳纳米管进行改性处理，得到分散良好的碳纳米管。但是，同时该工艺过程要先采用强碱和双氧水进行预处理，工艺繁琐，且强碱、强氧化剂的使用存在一定的安全隐患。但上述的方法在制备过程中都存在诸如引入强酸强碱等不利于环境友好，反应温度过高，原位生成碳纳米管形态难以控制且效率较低和不利于工业化生产等问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于解决碳纳米管表面与金属基体之间的界面结合较差的问题，提供一种在碳纳米管表面原位还原包覆金属，再与金属复合从而制得一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法。
本发明通过以下技术方案实现：
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
所述的碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01-0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，分别以金属锂、钠为负极，分别以1mol/L的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成电池，放电到1.5-0.001V；
所述的电池为锂、钠离子电池中的一种；
c将经步骤b放电到1.5-0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料，将其置于可溶性金属盐溶液中浸泡1-24h，之后取出在60-120℃下干燥，得到金属包覆的碳纳米管；
所述的可溶性金属盐为可溶性的钛或锰或镍或钼或银或铁或铜或钴或金或铂或铌或锆或镉或铬盐中的一种。
所述碳纳米管的平均直径为10～60nm，平均长度为5～50μm。
所述金属粉末为铝、镁、钛、铜、镍、铁合金粉中的一种，粒径为2-120μm。
所述金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末中金属包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1-10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150-300r/min，球磨时间30-150min。
所述温压工艺具体的步骤为:将金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200-400MPa，温度120-150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60-150℃，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料。
由于采用了以上技术方案，先将粉末状的碳纳米管原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末，然后将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末；采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型制得。本发明通过原位还原的方法在碳纳米管上包覆一层金属来提高碳纳米管与金属接触相界相容性，增强了碳纳米管与金属基体间的润湿性，减少碳纳米管粉末的团聚。该在碳纳米管表面包覆金属的制备方法在包覆金属的过程中不需要使用还原剂或高温的处理方法，只是简单的浸泡在可溶性的金属盐溶液中，简便易操作，安全性高，同时温压工艺制备金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料，工艺简单，成本较低，无环境污染，具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述
实施例1
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到1.5V；
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于5g可溶性金属钛盐溶液中浸泡1-24h，之后取出在60-120℃下干燥，得到钛包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为10nm，长度为5μm。
金属粉末为铝合金粉，粒径为2μm。
钛包覆的碳纳米管/铝混合粉末中钛包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150r/min，球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将钛包覆的碳纳米管/铝混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200MPa，温度120℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60℃，制得所述的钛包覆的碳纳米管增强铝基复合材料。
实施例2
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，放电到0.001V；
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g可溶性锰盐溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，得到锰包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为60nm，长度为50μm。
金属粉末为镁合金粉，粒径为120μm。
锰包覆的碳纳米管/镁混合粉末中锰包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速300r/min，球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将锰包覆的碳纳米管/镁混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为400MPa，温度150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点150℃，制得所述的锰包覆的碳纳米管增强镁基复合材料。
实施例3
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.05cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.01V；
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于20g可溶性镍盐溶液中浸泡12h，之后取出在80℃下干燥，得到镍包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为40nm，长度为8μm。
金属粉末为钛合金粉中的一种，粒径为80μm。
镍包覆的碳纳米管/钛混合粉末中镍包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为5wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速200r/min，球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将镍包覆的碳纳米管/钛混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为300MPa，温度130℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点80℃，制得所述的镍包覆的碳纳米管增强钛基复合材料。
实施例4
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，放电到1.5V；
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于20g可溶性金属钼盐溶液中浸泡1-24h，之后取出在60-120℃下干燥，得到钼包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为10nm，长度为5μm。
金属粉末为铜合金粉，粒径为2μm。
钼包覆的碳纳米管/铜混合粉末中钼包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150r/min，球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将钼包覆的碳纳米管/铜混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200MPa，温度120℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60℃，制得所述的钼包覆的碳纳米管增强铜基复合材料。
实施例5
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.001V；
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于5g可溶性银盐溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，得到银包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为60nm，长度为50μm。
金属粉末为镍合金粉，粒径为120μm。
银包覆的碳纳米管/镍混合粉末中银包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速300r/min，球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将银包覆的碳纳米管/镍混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为400MPa，温度150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点150℃，制得所述的银包覆的碳纳米管增强镍基复合材料。
实施例6
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.05cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.01V；
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g可溶性铁盐溶液中浸泡12h，之后取出在80℃下干燥，得到铁包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为40nm，长度为8μm。
金属粉末为铁合金粉中的一种，粒径为80μm。
铁包覆的碳纳米管/铁混合粉末中铁包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为5wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速200r/min，球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将铁包覆的碳纳米管/铁混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为300MPa，温度130℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点80℃，制得所述的铁包覆的碳纳米管增强铁基复合材料。
实施例7
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到1.5V；
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于5g可溶性金属铜盐溶液中浸泡1-24h，之后取出在60-120℃下干燥，得到铜包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为10nm，长度为5μm。
金属粉末为铜合金粉，粒径为2μm。
铜包覆的碳纳米管/铜混合粉末中铜包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150r/min，球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将铜包覆的碳纳米管/铜混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200MPa，温度120℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60℃，制得所述的铜包覆的碳纳米管增强铜基复合材料。
实施例8
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，放电到0.001V；
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于20g可溶性钴盐溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，得到钴包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为60nm，长度为50μm。
金属粉末为镍合金粉，粒径为120μm。
钴包覆的碳纳米管/镍混合粉末中钴包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速300r/min，球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将钴包覆的碳纳米管/镍混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为400MPa，温度150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点150℃，制得所述的钴包覆的碳纳米管增强镍基复合材料。
实施例9
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.05cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.01V；
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于5g可溶性金盐溶液中浸泡12h，之后取出在80℃下干燥，得到金包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为40nm，长度为8μm。
金属粉末为铁合金粉中的一种，粒径为80μm。
金包覆的碳纳米管/铁混合粉末中金包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为5wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速200r/min，球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将金包覆的碳纳米管/铁混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为300MPa，温度130℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点80℃，制得所述的金包覆的碳纳米管增强铁基复合材料。
实施例10
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属钠为负极，以1mol/L的六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成钠离子电池，放电到1.5V；
c将经步骤b放电到1.5V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g可溶性金属铂盐溶液中浸泡1-24h，之后取出在60-120℃下干燥，得到铂包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为10nm，长度为5μm。
金属粉末为铜合金粉，粒径为2μm。
铂包覆的碳纳米管/铜混合粉末中铂包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150r/min，球磨时间30min。
温压工艺具体的步骤为:将铂包覆的碳纳米管/铜混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200MPa，温度120℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60℃，制得所述的铂包覆的碳纳米管增强铜基复合材料。
实施例11
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.001V；
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于20g可溶性铌盐溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，得到铌包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为60nm，长度为50μm。
金属粉末为镍合金粉，粒径为120μm。
铌包覆的碳纳米管/镍混合粉末中铌包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速300r/min，球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将铌包覆的碳纳米管/镍混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为400MPa，温度150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点150℃，制得所述的铌包覆的碳纳米管增强镍基复合材料。
实施例12
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.05cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.01V；
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g可溶性锆盐溶液中浸泡12h，之后取出在80℃下干燥，得到锆包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为40nm，长度为8μm。
金属粉末为铁合金粉中的一种，粒径为80μm。
锆包覆的碳纳米管/铁混合粉末中锆包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为5wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速200r/min，球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将锆包覆的碳纳米管/铁混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为300MPa，温度130℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点80℃，制得所述的锆包覆的碳纳米管增强铁基复合材料。
实施例13
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.001V；
c将经步骤b放电到0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于20g可溶性镉盐溶液中浸泡24h，之后取出在120℃下干燥，得到镉包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为60nm，长度为50μm。
金属粉末为镍合金粉，粒径为120μm。
镉包覆的碳纳米管/镍混合粉末中镉包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速300r/min，球磨时间150min。
温压工艺具体的步骤为:将镉包覆的碳纳米管/镍混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为400MPa，温度150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点150℃，制得所述的镉包覆的碳纳米管增强镍基复合材料。
实施例14
一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压和轧制等工艺进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤:
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.05cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，以金属锂为负极，以1mol/L的六氟磷酸锂的碳酸乙烯酯溶液为电解液，组装成锂离子电池，放电到0.01V；
c将经步骤b放电到0.01V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料1g，将其置于50g可溶性铬盐溶液中浸泡12h，之后取出在80℃下干燥，得到铬包覆的碳纳米管；
碳纳米管的直径为40nm，长度为8μm。
金属粉末为铁合金粉中的一种，粒径为80μm。
铬包覆的碳纳米管/铁混合粉末中铬包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为5wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速200r/min，球磨时间120min。
温压工艺具体的步骤为:将铬包覆的碳纳米管/铁混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为300MPa，温度130℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点80℃，制得所述的铬包覆的碳纳米管增强铁基复合材料。

Claims (5)

1.一种金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法，该制备方法按以下步骤进行：
a将粉末状的碳纳米管表面原位还原包覆金属，得到金属包覆的碳纳米管复合粉末；
b将金属包覆的碳纳米管复合粉末与金属粉末进行球磨混粉，制得金属包覆的碳纳米管复合粉末/金属混合粉末；
c采用粉末冶金温压工艺，对金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末进行温压成型，烧结，采用挤压、锻压或轧制工艺中的任意一种及以上的组合进行复合材料加工成型，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料；
所述的碳纳米管表面原位还原包覆金属包括以下步骤：
a将粉末状的碳纳米管压片，其中片的厚度为0.01-0.1cm；
b将步骤a中压好的片作为正极材料，组装成电池，放电到1 .5-0.001V；
所述的电池为锂、钠离子电池中的一种，分别以金属锂、钠为负极，分别以1mol/L的六氟磷酸锂、六氟磷酸钠的碳酸乙烯酯溶液为电解液；
c将经步骤b放电到1.5-0.001V的电池拆开，取出步骤b中制得的电极材料，将其置于可溶性金属盐溶液中浸泡1-24h，其中放电后的电极材料与溶液中所含有可溶性金属盐的质量比为1:5-1:50，之后取出在60-120℃下干燥，得到金属包覆的碳纳米管；
所述的可溶性金属盐为可溶性的钛或锰或镍或钼或银或铁或铜或钴或金或铂或铌或锆或镉或铬盐中的一种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管的平均直径为10～60nm，平均长度为5～50μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属粉末为铝、镁、钛、铜、镍、铁合金粉中的一种，粒径为2-120μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末中金属包覆的碳纳米管粉末的质量百分含量为0.1-10wt％；球磨参数:球磨前抽真空，氩气或氮气保护，球料比3:1，转速150-300r/min，球磨时间30-150min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述温压工艺具体的步骤为：将金属包覆的碳纳米管/金属混合粉末倒入磨具中，振荡器振实，在压力为200-400MPa，温度120-150℃条件下进行温压成型，在氩气保护的管式炉中烧结，烧结温度低于金属粉末熔点60-150℃，制得所述的金属包覆的碳纳米管增强金属基复合材料。
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