石墨烯-铜基复合材料的原位合成制备、组织及性能研究

肖俏^1,2，易晓鸥³，姜波^1,2，秦泽华^1,2，江勇^1,2，刘会群^1,2，易丹青^1,2

1. 中南大学材料科学与工程学院2. 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室3. 北京科技大学材料科学与工程学院

摘 要：采用旋转化学气相沉积法和真空热压烧结工艺原位制备了综合性能优良的石墨烯-铜基复合材料。利用拉曼光谱仪、扫描电子显微镜和光学显微镜等仪器,并通过测试材料维氏硬度、导电性和导热性,分析了复合粉体的结构和形貌以及石墨烯添加对复合材料组织和性能的影响。结果表明,在旋转化学气相沉积过程中,通过改变甲烷气体的浓度（由0.17%提高到0.67%）,结合真空热压烧结工艺,成功制备出石墨烯含量为0.015%和0.026%的铜基复合材料。2种复合材料均接近完全致密（≥99.0%）;铜基体晶粒尺寸由于石墨烯的添加而明显细化:纯铜块体材料的平均晶粒直径约为46.8μm,而石墨烯含量为0.015%和0.026%的复合材料的平均晶粒直径分别为22.7和17.9μm;复合材料的硬度显著提高,相比纯铜样品均增长了约30%;随着石墨烯含量增加,复合材料导电性和导热性逐渐降低,但下降幅度较小,与纯铜样品接近。

关键词：石墨烯;铜基复合材料;旋转化学气相沉积;真空热压烧结;原位合成;微观组织;