评估Cu/石墨烯/飞灰纳米复合材料有希望的性能的全面研究
M M El-Zaidia1, Mai Z Zaki2, H M Abomostafa1
1Faculty of Science, Physics Department, Menoufa University, Shebin Elkom, Egypt.
Scientific reports
|January 26, 2024
概括
这项研究通过添加石墨烯和飞灰纳米粒子来增强铜的特性. 由此产生的纳米复合材料显示出改善的机械强度,耐磨性和电导性,适用于工业应用.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 纳米技术纳米技术
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 铜 (Cu) 具有出色的电导性,但机械性能差,热膨胀和耐磨性不佳,限制了其工业应用.
- 开发能够保持铜导电性的先进材料,同时提高其机械和 tribological 性能对于技术进步至关重要.
研究的目的:
- 为了提高铜的机械性能,耐磨性和热膨胀行为,同时保持其电导率.
- 通过粉末金研究将石墨烯 (Gr) 和飞灰 (FA) 纳米粒子纳入铜基质的效果.
主要方法:
- 铜粉与不同数量的石墨烯和飞灰纳米颗粒相结合,在行星球磨机中使用粉末金.
- 合成的粉末使用X射线衍射和传输电子显微镜进行了表征.
- 粉末被压缩,在高达850°C的温度下烧结,然后对微观结构,机械性能,耐磨性,热膨胀和电导率进行分析.
主要成果:
- 添加石墨烯和飞灰纳米粒子减少了粒子大小,并略微降低了散装密度.
- 与纯铜相比,混合复合Cu/0.8体积%Gr/8体积%FA显著改善:微硬度增加25%,最终应力增加20%,模量增加50%.
- 这种特定的复合材料还显示了67%的磨损率下降和30%的热膨胀系数下降. 增加烧结温度改善了机械,电气和腐蚀性能.
结论:
- 混合纳米复合材料有效地克服了纯铜的局限性,提高了机械强度和耐磨性,而不会影响电导率.
- 开发的铜-石墨烯-飞灰纳米复合材料适用于发电,输电和电子电路的苛刻应用.
