Effect of milling time on morphology and size of copper/CNT composite powder

• Autorzy: Grzegorek J. , Maj Ł. , Maziarz W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ czasu mielenia na morfologię i wielkość cząstek kompozytowych proszków miedź/CNT

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The development of a sintered copper matrix composite with a small addition of carbon nanotubes (CNTs), which improves its mechanical strength without a decrease in electrical conductivity is of practical importance. Therefore, in the present paper the parameters of ball milling of a Cu+CNT powder mixture were optimized in order to obtain the highest refinement of particles of such a composite material. Investigations carried out with the help of scanning electron microscopy and sieve analysis revealed that the average particle size of the powder decreases with an increase in the volume content of the carbon nanotubes. The presence of carbon material should limit grain growth during the hot pressing of composite material, allowing much smaller grain sizes and accompanying high hardness to be obtained of the resulting compacts, as compared with similarly processed copper powder.

PL

Opracowanie spiekanych kompozytów na osnowie miedzi z niewielkim dodatkiem nanorurek węglowych, poprawiających ich własności wytrzymałościowe bez wyraźnego spadku przewodności elektrycznej, ma duże znaczenie praktyczne. Dlatego w ramach niniejszej pracy została przeprowadzona optymalizacja parametrów mielenia w młynku kulowym mieszanki proszkowej miedź + nanorurki węglowe w celu uzyskania możliwie największego stopnia rozdrobnienia cząstek takiego materiału kompozytowego. Badania przeprowadzone metodą skaningowej mikroskopii elektronowej oraz analiza sitowa wskazały, że średnia wielkość cząstek proszku generalnie spada wraz ze wzrostem zawartości nanorurek węglowych. Obecność nanorurek węglowych powinna zapobiegać rozrostowi ziarna podczas prasowania na gorąco takiego materiału kompozytowego, co pozwoli na uzyskanie znacznie mniejszego ziarna, a w konsekwencji wyższej twardości w porównaniu do wytwarzanego w ten sam sposób proszku miedzi.

Słowa kluczowe

EN

ball milling; copper powder; carbon nanotube; SEM; sieve analysis; TEM

PL

mielenie w młynie kulowym; proszki miedzi; nanorurki węglowe; SEM; analiza sitowa; TEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Materiałów Kompozytowych
• Czasopismo: Composites Theory and Practice
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 18, nr 4
• Strony: 227--233
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzegorek J.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, ul. S. Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland

autor

Maj Ł.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, ul. S. Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland

autor

Maziarz W.

• Polish Academy of Sciences, Institute of Metallurgy and Materials Science, ul. S. Reymonta 25, 30-059 Krakow, Poland

Bibliografia

• [1] Davis J., Copper and copper alloys, ASM International 2001.
• [2] Amruthalari S., Synthesis of copper carbon nanotube composite and its electrical conductivity measurment, FIU Electronic Theses and Dissertations 2008.
• [3] Paradise M., Goswani T., Carbon nanotubes - Production and industrial applications, Materials and Design 2007, 28, 1477-1489.
• [4] Chen T., Dai L., Carbon nanomaterials for high-performance supercapacitors, Materials Today 2013, 16, 272-280.
• [5] Thostenson E., Ren Z., Chou T.-W., Advances in the science and technology of carbon nanotubes and their composites - review, Composites Science and Technology 2001, 61, 1899-1912.
• [6] Tjong S., Recent progress in the development and properties of novel metal matrix nanocomposites reinforced with carbon nanotubes and graphene nanosheets, Materials Science and Engineering R 2013, 74(10), 281-350.
• [7] Shokrier M., Rafiee R., A review of the mechanical properties of isolated carbon nanotubes and carbon nanotube composite, Mechanics of Composite Materials 2010, 46, 155-172.
• [8] Koppad P., Ram A., Ramesh C., Kashyap K., Koppad R., On thermal and electrical properties of multiwalled carbon nanotubes/copper matrix, Journal of Alloys and Compounds 2013, 580, 527-532.
• [9] Uddin S., Mahmud T., Wolf C., Glanz C., Kolaric I., Volkmer C., Höller H., Wienecke U., Roth S., Fecht H.-J., Effect of size and shape of metal particles to improve hardness and electrical properties of carbon nanotube reinforced copper and copper alloy composites, Composites Science and Technology 2010, 70, 2253-2257.
• [10] Wang H., Zhang Z., Zhang H., Hu Z., Li S., Cheng X., Novel synthesis and characterization of copper matrix composites reinforced with carbon nanotubes, Materials Science & Engineering A 2017, 696, 80-89.
• [11] Ahn J., Shin H.-S., Kim Y.-J., Chung H., Structural modification of carbon nanotubes by ball milling, Journal of Alloys and Compounds 2007, 434 428-432.
• [12] Stolarska J., Dutkiewicz J., Maziarz W., Pstruś J., Wójcik A., Ozga P., Copper composites strengthened with carbon nanotubes or graphene platelets prepared by ball milling and vacuum hot pressing, Composites Theory and Practice 2015, 3, 174-180.
• [13] Suryanarayana C., Mechanical alloying and milling, Progress in Materials Science 2001, 46, 1-184.
• [14] Benjamin S., Volin T., The mechanism of mechanical alloying, Metallurgical Transactions 1974, 5, 1929-1934.
• [15] Shukla A., Nayan N., Murty S., Sharma S., Chandran P., Bakshi S., George K., Processing of copper-carbon nanotube composites by vacuum hot pressing technique, Materials Science & Engineering A 2013, 560, 365-371.
• [16] Bor A., Ichinkhorloo B., Uyanga B., Lee J., Choi H., Cu/CNT nanocomposite fabrication with different raw material properties using a planetary ball milling process, Powder Technology 2018, 323, 563-573.
• [17] Bor A., Jagralsaikhan B., Lee J., Choi H., Surface coating copper powder with carbon nanotubes using traditional and stirred ball mills under various experimental conditions, Particuology 2018, 40, 177-182.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).