利索能及
我要发布
收藏
专利号: 202310148227X
申请人: 河南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种三维网络碳相增强铜基复合材料,其特征在于:所述复合材料包括短碳纤维、碳纳米管、基体,所述基体为铜或铜合金;其中短碳纤维、碳纳米管分布在铜和/或铜合金基体中,所述短碳纤维作为一级增强体,碳纳米管作为二级增强体,所述全部或部分碳纳米管通过原位生长的方式固定在短碳纤维上;

所述短碳纤维由不同长度的短切碳纤维构成,所述短碳纤维的长度小于等于100mm;所述不同长度的短切碳纤维包括长度为15 20mm的碳纤维、长度为6.5 13.5mm的碳纤维和长~ ~度为4.5 5.5mm的碳纤维;

~

长度为15 20mm的碳纤维、长度为6.5 13.5mm的碳纤维、长度为4.5 5.5mm的碳纤维按~ ~ ~质量比A:B:C组成,其中A、C小于B;A等于0.4 0.6倍B、C等于0.4 0.6倍B。

~ ~

2.根据权利要求1所述的一种三维网络碳相增强铜基复合材料,其特征在于:所述短碳纤维的长度小于等于30mm。

3.根据权利要求1所述的一种三维网络碳相增强铜基复合材料,其特征在于:所述短碳纤维的长度小于等于20mm。

4.根据权利要求1所述的一种三维网络碳相增强铜基复合材料,其特征在于:碳纳米管的质量为短碳纤维质量的1‑20%;所述三维网络碳相增强铜基复合材料,碳纳米管与短碳纤维的总质量占三维网络碳相增强铜基复合材料体积的5‑40%。

5.根据权利要求4所述的一种三维网络碳相增强铜基复合材料,其特征在于:碳纳米管的质量为短碳纤维质量的6.5‑13.5%;

所述三维网络碳相增强铜基复合材料,碳纳米管与短碳纤维的总质量占三维网络碳相增强铜基复合材料体积的23‑28%。

6.一种如权利要求1‑5任意一项所述的三维网络碳相增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于包括下述步骤:步骤A

按照涉及组分配取不同的长度的短碳纤维;然后在短碳纤维上沉积生成碳纳米管;得到CNT‑Cf;

步骤B

将名义成分为铜基体设计组分的粉末覆盖在CNT‑Cf上;

或将CNT‑Cf包埋与名义成分为铜基体设计组分的粉末中,烧结得到产品;所述烧结的温度大于等于粉末的熔化温度。

7.根据权利要求6所述一种三维网络碳相增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于:步骤A中,通过压制得到短碳纤维多孔体;然后通过CVI工艺在短碳纤维多孔体上沉积热解炭,得到带有热解炭的短碳纤维多孔体,接着通过化学气相沉积工艺在带有热解炭的短碳纤维多孔体上原位生成碳纳米管;

所用CVI工艺条件为:温度为850‑1150℃,压力为800‑1200Pa;碳源C3H6气体流量为1‑3 L/min,稀释气体N2流量为2‑6L/min;沉积时间为50‑300 h;

通过化学气相沉积工艺在带有热解炭的短碳纤维多孔体上原位生成碳纳米管时,采用下述工艺:首先,电镀镍层为CNT制备提供催化剂,电镀电流为9‑16A,镀液为9‑16wt%Ni4SO4,电镀时间为4‑7h;将镀镍试样转入沉积炉,然后,CVD生长CNT;CVD工艺条件为:温度为700‑1100

3 3

℃,压力为1‑500Pa;碳源C3H6气体流量为50‑110 cm /min,稀释气体N2流量为150‑450 cm /3

min,还原气体H2流量为150‑250 cm/min;通过控制气体流量调控CNT的形态,通过控制沉积温度与时间调控CNT的直径与长度;最后,石墨化处理,碳纤维包括沥青基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维,短切碳纤维尺寸包括0.5mm‑100mm;升温到1600‑2800℃,保温30min‑5h。

8.根据权利要求6所述一种三维网络碳相增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于:铜基体中,铜含量大于95wt;铜基体含有铜、镍、铬,且铜:镍:铬=100 102:1.8‑2.2:0.8‑~

1.2。

9.根据权利要求8所述一种三维网络碳相增强铜基复合材料的制备方法,其特征在于:铜基体中含有其他金属元素M,所述M与铜的质量比为,铜:M=100 102:08 1.2;所述M选自~ ~锡、锆、钨、钛、硅、铅、钼、铝、铁中的至少一种。