高热稳定性石墨烯包覆细晶铜复合材料的研制

陶慧龙1，白金1，环瑀淳1，王敏1，2 （1. 南京航空航天大学材料科学与技术学院；2. 航空航天结构力学及控制全国重点实验室）

摘要：金属铜较差的热稳定性导致其应用受限。本研究采用化学气相沉积法（CVD）在晶粒直径约为1μm的细晶铜表面生长石墨烯， 成功制备了石墨烯包覆细晶铜复合材料。研究结果显示：细晶纯铜的晶粒尺寸随着烧结温度升高而增大，由600℃时的2.03μm增加至1000℃时的18.2μm，且硬度由600 ℃时的91.56HV降至1000℃时的27.64HV；在不同烧结温度下，石墨烯包覆细晶铜复合材料的晶粒尺寸稳定在1.25~1.35μm，硬度保持在83.96~100.63HV。该结果表明，石墨烯包覆的细晶铜复合材料展现出比细晶纯铜更优异的热稳定性，这是因为铜颗粒表面石墨烯的包覆有效抑制了铜原子的扩散。此外，对石墨烯包覆细晶铜复合材料拉拔得到的复合导线进行了性能测试，结果表明：与细晶纯铜相比，其硬度提升了53.9%，抗拉强度增加了12%，延伸率提高了29.8%，而电阻率降低了6.8%。该研究为高热稳定性铜基复合材料的研制提供了新的思路。

关键词：细晶铜；石墨烯；铜基复合材料；热稳定性；原子扩散；力学性能；电学性能