[发明专利]还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法，该方法包括：一、将铜粉高温氧化得氧化后的铜粉；二、将氧化后的铜粉与氧化铝高能球磨得混合粉末A；三、将混合粉末A与氧化石墨烯低速球磨得混合粉末B；四、将混合粉末B热还原得到复合粉末；五、复合粉末经放电等离子烧结处理得到还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料。本发明采用高温氧化的方法在铜粉表面生成铜的氧化物纳米颗粒薄膜，降低了基体铜粉末的塑性，有利于后续球磨混合细化的进行，结合热还原使铜粉表面生成的铜的氧化物纳米颗粒还原为铜纳米颗粒，促进了氧化铝和还原氧化石墨烯的进一步分散，有利于改善复合材料的力学性能。

技术领域

本发明属于金属基复合材料制备技术领域，具体涉及一种还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法。

背景技术

弥散强化铜拥有优异的导电和力学性能，广泛应用于航天航空、电子电气、电阻焊电极等高新技术领域。特别是随着电子信息技术和新能源的发展，弥散强化铜的应用前景将更上一个台阶。弥散强化铜制备方法有：粉末冶金法，机械化合金法，内氧化法，喷射沉积法。和其他方法相比，粉末冶金法的工艺过程主要包括球磨混合，烧结成型，以及后续的大变形。粉末冶金法简单易行，能够准确灵活地调控增强体的成分和含量，同时设计基体组织结构，并且工艺要求门槛低。然而，随着增强体的添加，材料导电性不可避免地出现降低。

石墨烯拥有优异的电学和力学性能，但石墨烯在金属基体中容易团聚，难以发挥石墨烯的功能作用。如果在弥散强化铜中不能均匀分散石墨烯，这会对复合材料的综合性能产生不利影响。如何在基体中分散增强体，是发挥石墨烯功能的关键所在。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法。该方法采用高温氧化在铜粉表面生成铜的氧化物纳米颗粒薄膜，有效降低了基体铜粉末的塑性，有利于后续球磨混合细化工艺的进行，结合热还原处理后，铜粉表面生成的铜的氧化物纳米颗粒还原为铜纳米颗粒，促进了复合粉末中增强体氧化铝和还原氧化石墨烯的进一步分散，有利于改善还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的力学性能。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铜粉进行高温氧化，在铜粉表面生成铜的氧化物纳米颗粒，得到氧化后的铜粉；

步骤二、将步骤一中得到的氧化后的铜粉与氧化铝进行高能球磨，得到混合粉末A；

步骤三、将步骤二中得到的混合粉末A与氧化石墨烯进行低速球磨，得到混合粉末B；

步骤四、将步骤三中得到的混合粉末B进行热还原处理，得到复合粉末；

步骤五、将步骤四中得到的复合粉末进行放电等离子烧结处理，得到还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料。

本发明采用高温氧化的方法在铜粉表面生成铜的氧化物纳米颗粒薄膜，有效降低了基体铜粉末的塑性，有利于后续球磨混合细化工艺的进行，然后与氧化铝进行高能球磨混合均匀，以细化氧化后的铜粉，再与氧化石墨烯进行低速球磨，在实现氧化石墨烯在混合粉末A中均匀分散的同时避免了球磨对氧化石墨烯结构的破坏，再进行热还原处理，将铜粉表面生成的铜的氧化物纳米颗粒还原为铜纳米颗粒，实现对复合粉末中各组成的进一步分散，同时氧化石墨烯转化为还原氧化石墨烯，经放电等离子烧结处理后得到还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料，避免了还原氧化石墨烯在基体铜中的团聚，有效提高了还原氧化石墨烯在基体铜中的均匀分散性能，有利于改善还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的力学性能。

上述的还原氧化石墨烯和氧化铝共增强铜基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述高温氧化的温度为250℃~400℃。该优选温度保证了铜粉表面生成铜的氧化物纳米颗粒，且不会发生聚集结块。