铜(Cu)及其合金具有良好的延展性[1]、优良的冷/热加工性、较高的耐腐蚀性、优良的合金化特性[2]、较高的导电性[3]和导热性,得到了广泛的应用[4~6]
微电子工业的兴起,要求铜及其合金在保持良好导热和导电性的同时还要具有较高的强度
但是,铜及其合金难以兼顾高强和高导性能 [7,8]
文献[9]的结果表明,石墨烯/铜复合材料(Gr/Cu)保持了纯Cu的良好导电性且Gr与Cu之间的协同强化使其强度提高,可满足微电子领域对铜材料高强高导性能的要求
但是,Gr的团聚[10]和Gr与Cu之间的润湿性较低[11,12]
为了解决此难题,可在Cu基体中添加镍(Ni)制备Gr-Ni/Cu复合材料
制备铜基复合材料(CMCs)的方法,主要有粉末冶金法[13~15]、分子级混合法[16,17]和电化学沉积法[18]
Tang Y[19]用原位化学还原法制备了Gr-Ni/Cu复合材料,当Gr-Ni的添加量(体积分数)为1.88%时,复合材料的屈服强度提高了94%
Jiang R等[20]用化学镀镍法制备了Gr-Ni/Cu复合材料,当Gr-Ni的添加量(质量分数)为0.13%时,复合材料的屈服强度提高了11.5%
刘朋等[21]用干磨法制备了Gr-Ni/Cu复合材料,当Gr含量(质量分数)为0.2%、Ni含量为1.0 %时,材料的压缩屈服强度提高了31%
原位法和化学镀镍法虽然能提高Gr的分散性和Gr与Cu之间的润湿性,但是制备过程较为复杂、成本高、可控性也比较差；而干磨法又严重破坏了Gr的结构,而且Gr的分散性不高
鉴于此,本文提出将过程可控、低成本和清洁无污染的“湿混法”与放电等离子烧结(SPS)和热挤压(HE)相结合的新工艺,制备石墨烯纳米片(GNP)增强铜基复合材料(GNP/Cu),研究GNP和Ni对其强化的机理
1 实验方法
实验用原料有：水雾化Cu粉,纯度不低于99.85%,粒径为45 μm
石墨烯纳米片(GNP)的厚度为1~5 nm,直径为1~3 μm
Ni粉的纯度为99.9%,粒径为100~200 nm
其他化学试剂有：无水乙醇,分析纯；HCl,纯度不低于36%；FeCl3,纯度不低于95%
先将球形Cu粉片化预处理,即将球形Cu粉和浓度为20%(质量分数)的无水乙醇倒入球磨罐中,以200 r/min的速率球磨3 h,球料比为3∶1
每球磨10 mi
声明：
“GNP-Ni/Cu复合材料的界面调控和强化机理” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：宗意勋,李树丰,刘磊,张鑫,潘登,吴代惠玉
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2025年06月06日 ~ 08日 
