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稀有金属快报
热压烧结纳米晶铜粉性能的研究
王春华，肖长江
(河南工业大学，河南郑州450007)
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摘要：利用置换反应制得平均粒径47nm的纳米晶钢粉并将其进行真空热压烧结。作为对比，将市售电解铜粉在相同条件下制得烧结试样。对试样的微观结构和性能进行了研究和分析。研究发现，由纳米晶铜粉制得的烧结
试样，与电解铜粉的具有相同的致密度，弯曲强度提高21%，维氏硬度提高83%，电阻率提高50%。关键调：纳米铜微晶；热压烧结；性能
中图法分类号：TG146 1前言
文献标识码：A
纳米粒子是指粒子尺寸在1~100nm之间的粒子，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特有的性质和功能)。纳
米材料具有许多特异性能，铜纳米材料就是一种十分有用的材料，如充当催化剂、制备“超塑” 钢、制备气体传感器等12]。目前对铜纳米材料的研究主要集中在纳米铜粉的制备上[3。纳米铜粉的制备方法主要有气相蒸气法、机械化学法和化学还原法等。但通常的制备方法都比较复杂、成本高，很难进行工业化生产。置换反应制备纳米晶铜粉则具有工艺简单、成本低、便于工业化生产等特点。真空热压烧结的铜纳米材料与传统的铜基体材料相比具有较高的强度和硬度。但有关真空热压烧结纳米铜性能的研究却少有报道。本实验利用置换反应制得的纳米晶铜粉进行真空热压
烧结，并对其微观结构和性能进行了研究。 2实验
2.1纳米晶铜粉的制备
根据置换反应原理，本实验选用作为活没收稿日期：2007-11-19
基金项目：河南省青年骨干教师资助项目
文章编号：10085939(2008)02039-04
的置换金属，CuSO,溶液作为Cu2*的来源。化学反应式如下：
Zn + CuSO,→+Cu + ZnSO
工艺过程包括：根据配比分别称量所须的CuSO, 5H,O和Zn粉；用蒸馏水配制CuSO。饱和溶液和
Zn粉悬浊液；向CuSO4溶液滴加Zn粉悬浊液， pH值控制在4.0左右，强磁力搅拌30min，用Zn 粉把CuSO。溶液中的Cu?+置换生成Cu，待反应完全后将悬浊液抽出并过滤清洗多次，在低于120℃
下真空干燥即可获得纳米晶铜粉。 2.2烧结试样的制备
将上述制好的纳米铜微晶放人石墨模具中，采用RVJ-15型真空热压烧结机来制备纳米晶铜粉烧结试样，升温速度为60.℃/min，烧结温度为 700℃，烧结压力为40MPa，保温时间为10min。为了对比，还采用市售铜粉，即平均粒径为45μm 的电解铜粉，按同样的工艺制得纯铜烧结试样。试样烧结后对表面进行打磨和抛光，得到尺寸为
3mmx4mm×36mm的样品。 2.3性能检测
用XRD对纳米晶铜粉和相应烧结试样进行物相分析；用Archimedes原理测得密度和气孔率；
作者简介：王春华，男，1965年生，博士，副教授，河南工业大学材料学院，河南郑州450007，电话：0371-67758738