的石墨模具中，利用1MPa压力进行预压成型；然后连同石墨模具放入SPS烧结炉中进行真空烧结，升温速率为100 °C /min，压力30MPa，烧结温度为600°C，保温5min，烧结后得到Φ20的铜基石墨稀复合材料。
[0044]将上述制得的铜基石墨烯复合材料制成微型拉伸样品，经材料万能试验机测量，该样品的抗拉强度为258MPa。
[0045]经激光热导仪测量，上述制得的铜基石墨烯复合材料的热扩散系数为95mm2/s，与纯铜样品相当。利用涡流法测量，上述制得的铜基石墨烯复合材料的电导率为90% IACS。通过摩擦磨损试验证实，上述制得的铜基石墨烯复合材料的耐磨性较纯铜略微降低。
[0046]实施例2:
[0047]本实施例提供了一种高性能铜钛合金石墨烯复合材料，该复合材料的制备方法如下:
[0048](I)将铜粉与钛粉机械混合，得到铜钛合金粉，其中钛粉的原子百分比占2% ;
[0049](2)称取石墨烯，该石墨烯质量与步骤⑴中的铜钛合金粉的质量之比为5:995,将该石墨烯加入乙醇中超声2h，得到浓度为0.3g/L的石墨烯乙醇分散液；
[0050](3)将步骤⑴得到的铜钛合金粉加入到球磨罐中，再倒入步骤(2)配制的石墨烯分散液进行高速球磨，按球料比为2:1，球磨转速为400r/min，球磨时间10h，然后将浆料抽滤、真空烘干，得到铜钛合金石墨烯复合粉体；
[0051](4)在400°C下利用氢气还原步骤(3)得到的铜钛合金石墨烯复合粉体；
[0052](5)称取一定量步骤(4)处理后的铜钛合金石墨烯复合粉体，加入至Φ20的石墨模具中，利用15MPa压力进行预压成型；然后连同石墨模具放入SPS烧结炉中进行真空烧结，升温速率为100°C /min，压力40MPa，烧结温度为600°C，保温5min，烧结后得到Φ20的铜钛合金石墨稀复合材料。
[0053]将上述制得的铜钛合金石墨稀复合材料制成微型拉伸样品，经材料万能试验机测量，该样品的抗拉强度可达312MPa。
[0054]经激光热导仪测量，上述制得的铜钛合金石墨烯复合材料的热扩散系数为102mm2/s，与纯铜样品相当。利用涡流法测量，上述制得的铜钛合金石墨烯复合材料的电导率为91% IACS。通过摩擦磨损试验证实，上述制得的铜钛合金石墨烯复合材料的耐磨性较纯铜提高15%。
[0055]对比实施例2:
[0056]本实施例是上述实施例2的对比实施例。
[0057]本对比实施例提供了一种铜基石墨烯复合材料，该复合材料的制备方法如下:
[0058](I)称取一定量铜粉；
[0059](2)称取石墨烯，该石墨烯质量与步骤⑴中的铜粉的质量之比为5:995，将该石墨烯加入乙醇中超声2h，得到浓度为0.3g/L的石墨烯乙醇分散液；
[0060](3)将步骤⑴得到的铜粉加入到球磨罐中，再倒入步骤(2)配制的石墨烯分散液进行高速球磨，按球料比为2:1，球磨转速为400r/min，球磨时间10h，然后将浆料抽滤、真空烘干，得到铜基石墨烯复合粉体；
[0061](4)在400°C下利用氢气还原步骤(3)得到的铜基石墨烯复合粉体；
[0062](5)称取一定量步骤(4)处理后的铜基石墨烯复合粉体，该铜基石墨烯复合粉体质量与实施例1步骤(5)中称取的铜铬合金石墨烯复合粉体的质量相同，将其加入至Φ20的石墨模具中，利用15MPa压力进行预压成型；然后连同石墨模具放入SPS烧结炉中进行真空烧结，升温速率为100 °C /min，压力40MPa，烧结温度为600°C，保温5min，烧结后得到Φ20的铜基石墨稀复合材料。
[0063]将上述制得的铜基石墨烯复合材料制成微型拉伸样品，经材料万能试验机测量，该样品的抗拉强度可达175MPa。
[0064]经激光热导仪测量，上述制得的铜基石墨烯复合材料的热扩散系数为75mm2/s。利用涡流法测量，上述制得的铜基石墨烯复合材料的电导率为82% IACSo通过摩擦磨损试验证实，上述制得的铜基石墨烯复合材料的耐磨性较纯铜降低30%。
[0065]以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:包括如下步骤: 在铜粉中添加合金粉体，机械合金化，得到铜合金粉体； 将乙醇与石墨烯混合，均匀分散后得到石墨烯分散液； 将铜合金粉体与石墨烯分散液球磨混合均匀，然后过滤、真空干燥，得到铜合金石墨烯复合粉体； 将铜合金石墨烯复合粉体加入石墨模具中，预压成型后放入放电等离子烧结炉中进行放电等离子烧结成型，得到铜基石墨烯复合材料。
2.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的合金元素为铬、钛、钒、镍、钨、铌中的一种元素或两种以上的混合元素。
3.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的铜合金石墨烯复合粉体首先在氢气保护气氛中进行还原，然后加入石墨模具中进行预压成型；作为优选，所述的还原温度为200?500°C。
4.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的合金粉体的粒径小于5 μ m，铜粉粒径小于或等于400目。
5.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的铜粉与合金粉体采用高能球磨进行机械合金化；作为优选，球料比为5:1?10:1，球磨转速为100?400r/min，球磨时间为1h?70h。
6.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的石墨稀粒径为5?10 μ m，厚度小于或等于1nm ； 作为优选，所述的石墨烯分散液中，石墨烯分散液的浓度为0.2?12g/L。
7.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:采用超声分散石墨烯分散液，超声分散时间为0.5?2h ; 作为优选，所述的铜合金粉体与石墨稀分散液球磨混合时，球料比为2:1?5:1，球磨转速为100?400r/min，球磨时间为2h?10h。
8.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的放电等离子烧结在真空或者惰性气体保护环境下进行，真空度优选为10 4?10 1Pa0
9.如权利要求1所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的预压压力为5?15MPa ； 作为优选，所述的放电等离子烧结工艺中，升温速率为20?150°C /min，烧结温度为500?900°C，压制压力为30?60MPa，保温时间为2?lOmin。
10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，其特征是:所述的合金粉体占铜合金粉体的0.1?15at% ； 作为优选，所述的石墨稀占石墨稀与铜合金粉体总质量的0.01?5wt%。
【专利摘要】本发明提供了一种提高铜基石墨烯复合材料中石墨烯与铜基体结合力的方法，该方法通过在铜基体中添加少量合金元素，与石墨烯混合后利用放电等离子烧结技术制得复合材料。实验证实该方法提高了复合材料中基体与石墨烯增强相的界面结合力，与不添加合金元素所制得的复合材料相比，具有高的抗拉伸性能。另外，经过优化所添加的合金元素的量以及石墨烯的质量，能够得到兼具优异的导电、导热以及耐磨性能的铜基石墨烯复合材料，因此具有良好的应用前景。
【IPC分类】C22C1-05, C22C9-00
【公开号】CN104862512
【申请号】CN201510190466
【发明人】陈凡燕, 黄庆, 王义飞, 应家敏, 都时禹, 刘兆平
【申请人】中国科学院宁波材料技术与工程研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月21日