热压烧结及轧制工艺对CuCr/CNTs复合材料组织与性能的优化

李健^1,2，左婷婷²，薛江丽²，茹亚东²，赵兴科¹，高召顺^2,3，韩立⁴，肖立业²

1. 北京科技大学材料科学与工程学院2. 中国科学院电工研究所多学科交叉研究中心3. 中国科学院洁净能源创新研究院4. 中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部

摘 要：基于电工材料高电导、高强度的发展需求,本工作通过粉末真空热压烧结成功制备出微量Cr元素掺杂的功能化碳纳米管增强铜基复合材料（CuCr/CNTs）,系统研究了热压烧结及轧制工艺对复合材料电导率和力学性能的影响。研究发现,在烧结温度为900℃、保温1 h、保压压力为50MPa的工艺下,样品的电导率高达96.2%IACS,硬度为73.0HV。通过对微观组织与性能的分析,发现热压烧结工艺显著影响基体晶粒的尺寸以及界面处碳化物的数量,界面处适量Cr₃C₂纳米相的存在可以改善界面润湿性,增强界面结合,有利于电流传递和载荷传递。通过进一步冷轧,CNTs定向排列并均匀分散,样品的电导率和力学性能均有提升,在电导率保持96.6%IACS时,其屈服强度可达311 MPa,拉伸强度达到373 MPa,具有非常好的工程应用前景。

关键词：Cu/CNTs复合材料;真空热压烧结;轧制;界面结构;电导率;力学性能;