Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)-copper (Cu) composites are successfully fabricated by a combination of a binder-free wet mixing and spark plasma sintering (SPS) process. The SPS is performed under various conditions to investigate optimized processing conditions for minimizing the structural defects of CNTs and densifying the MWCNT-Cu composites. The electrical conductivities of MWCNT-Cu composites are slightly increased for compositions containing up to 1 vol.% CNT and remain above the value for sintered Cu up to 2 vol.% CNT. Uniformly dispersed CNTs in the Cu matrix with clean interfaces between the treated MWCNT and Cu leading to effective electrical transfer from the treated MWCNT to the Cu is believed to be the origin of the improved electrical conductivity of the treated MWCNT-Cu composites. The results indicate the possibility of exploiting CNTs as a contributing reinforcement phase for improving the electrical conductivity and mechanical properties in the Cu matrix composites.
The influences of Cu and Mg addition on wear properties of SiC particulate reinforced Al-Si metal(alloy) matrix composites were investigated. Metal matrix composites were prepared by combination of compocasting and hot pressing techniques. The main results obtained are as follows : 1) The composite with Mg addition exhibits letter wear resistance than that with Cu addition. It is considered that Mg addition improved wettability of matal matrix composite by the strong segregation to the SiC / Al matrix interface. 2) After homogenization treatment, it was found that the interfacial segregation of Mg was predominant, while that of Cu was not detected. 3) The SiC / Al-11Si eutectic composite exhibits better wear resistance than the SiC / Al-6Si hypoeutectic composite does. 4) It seems that the increase in the amount of Mg addition affects on the uniform dispersion of SiC particulates, on the refinement of microstructure and on age hardening and these effects cause wear resistance improvement of composites.
Ahmed, Mahmoud A.;Daoush, Walid M.;El-Nikhaily, Ahmed E.
Advances in materials Research
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v.5
no.3
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pp.131-140
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2016
Copper/silicon nitride ($Cu/Si_3N_4$) composites are fabricated by powder technology process. Copper is used as metal matrix and very fine $Si_3N_4$ particles (less than 1 micron) as reinforcement material. The investigated powder were used to prepare homogenous ($Cu/Si_3N_4$) composite mixtures with different $Si_3N_4$ weight percentage (2, 4, 6, 8 and10). The produced mixtures were cold pressed and sintered at different temperatures (850, 950, 1000, $1050^{\circ}C$). The microstructure and the chemical composition of the produced $Cu/Si_3N_4$ composites were investigated by (SEM) and XRD. It was observed that the $Si_3N_4$ particles were homogeneously distributed in the Cu matrix. The density, electrical conductivity and coefficient of thermal expansion of the produced $Cu/Si_3N_4$ composites were measured. The relative green density, sintered density, electrical conductivity as well as coefficient of thermal expansion were decreased by increasing the reinforcement phase ($Si_3N_4$) content in the copper matrix. It is also founded that the sintered density and electrical conductivity of the $Cu/Si_3N_4$ composites were increased by increase the sintering temperature.
Kim J. H.;Yun J. H.;Lee G. G.;Choi I. D.;Park Y. H.;Cho K. M.;Park I. M.
Korean Journal of Materials Research
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v.15
no.12
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pp.809-813
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2005
A copper matrix composite reinforced by turbulent in-situ $TiB_2$ nanoparticle was Prepared by reactions of boron ana titanium. The microstructure, mechanical and electrical properties of the as-drawn composites were investigated. The results showed that the formed $TiB_2$ particles, which had a size of about from 50 to 200nm, exhibited a homogeneous dispersion in the copper matrix. Due to their reinforcement, the hardness and Young's modulus of $Cu-TiB_2$ composites were enhanced with increasing the cooling rate. Moreover, the electrical conductivity of the composites were improved with increasing the cooling rate.
Kim Taek-Soo;Lee Jin-Kyu;Kim Hwi-Jun;Bae Jung-Chan
Journal of Powder Materials
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v.12
no.6
s.53
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pp.406-412
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2005
This work is to present a new synthesis of metallic glass (MG)/metallic glass (MG) composites using gas atomization and spark plasma sintering (SPS) processes. The MG powders of $Cu_{54}Ni_6Zr_{22}Ti_{18}$ (CuA) and $Ni_{59}Zr_{15}Ti_{13}Nb_7Si_3Sn_2Al_1$(NiA) as atomized consist of fully amorphous phases and present a different thermal behavior; $T_g$ (glass transition temperature) and $T_x$ (crystallization temperature) are 716K and 765K for the Cu base powder, but 836K and 890K for the Ni base ones, respectively. SPS process was used to consolidate the mixture of each amorphous powder, being $CuA/10\%NiA\;and\;NiA/10\%CuA$ in weight. The resultant phases were Cu crystalline dispersed NiA matrix composites as well as NiA phase dispersed CuA matrix composites, depending on the SPS temperatures. Effect of the second phases embedded in the MG matrix was discussed on the micro-structure and mechanical properties.
Kim, Nam-Soo;Chi, Dong-Chul;Cho, Kyung-Mok;Park, Ik-Min
Journal of Korea Foundry Society
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v.12
no.3
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pp.238-247
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1992
A carbon fiber(CF) reinforced Cu-10%Sn alloy matrix composite was successfully fabricated by squeeze casting method employing preheated graphite mold and proper process controlling factors. The matrix solidification microstructure of the Cu-10%Sn/CF composite reveals ${\alpha}-dendrite$ and ${\alpha}+{\delta}$ eutectoid. To compare the squeeze cast Cu-10%Sn/CF compostie with PM route fabricated Cu-graphite composites for electric contact material, mechanical wear and electrical arc wear tests were performed. Mechanical wear rate of the Cu-10%Sn/CF is much lower than that of the Cu-graphite composite. Weight loss with a variation of contact number in electrical arc wear tests shows a similar trend between the squeeze cast Cu-10%Sn/CF and PM Cu-graphite composites.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09a
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pp.370-371
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2006
The particulate strengthened $Cu-MoSi_2$ composites were prepared by a PM process to develop novel copper based composites with reasonable strength, high thermal conductivity and low thermal expansion coefficient. Microstructure of the composites was investigated by SEM; the tensile strength, elongation, thermal conductivity and thermal expansion coefficient (CTE) of the composites were examined. A comparative analysis of mechanical and thermal properties of various Cu-matrix composites currently in use was given and the strengthening mechanisms for the $Cu-MoSi_2$ composites were discussed.
Cu matrix composites reinforced with chopped carbon fiber (CF), which is cost effective and can be well dispersed, are fabricated using electroless plating and hot pressing, and the effects of content and alignment of CF on the thermal properties of CF/Cu composites are studied. Thermal conductivity of CF/Cu composite increases with CF content in the in-plane direction, but it decreases above 10% CF; this is due to reduction of thermal diffusivity related with phonon scattering by agglomeration of CF. The coefficient of thermal expansion decreases in the in-plane direction and increases in the through-plane direction as the CF content increases. This is because the coefficient of thermal expansion of the long axis of CF is smaller than that of the Cu matrix, and the coefficient of thermal expansion of its short axis is larger than that of the Cu matrix. The thermal conductivity is greatly influenced by the agglomeration of CF in the CF/Cu composite, whereas the coefficient of thermal expansion is more influenced by the alignment of CF than the aggregation of CF.
Carbon nanotubes (CNTs) have been the subject of intensive studies for applications in the fields of nano technologies in recent years due to their superior mechanical, electric, optical and electronic properties. Because of their exceptionally small diameters (${\appros}\;several\;nm$) as well as their high Young's modulus (${\appros}1\;TPa$), tensile strength (${\appros}\;200\;GPa$) and high elongation (10-30%) in addition to a high chemical stability, CNTs are attractive reinforcement materials for light weight and high strength metal matrix composites. Although extensive researches have been performed on the electrical, mechanical and functional properties of CNTs, there are not many successful results on the mechanical properties of CNT dispersed nanocomposites. In this paper, we applied equal channel angular pressing for consolidation of CNT/Cu powder mixtures. We also investigated the hardness and microstructures of CNT/Cu nanocomposites used experimental for metal matrix composites.
A powder-in-sheath rolling method is applied to the fabrication of a carbon nano tube (CNT) reinforced copper composite. A copper tube with outer diameter of 30 mm and wall thickness of 2 mm is used as sheath material. A mixture of pure copper powder and CNTs with a volume content of 3 % is filled in a tube by tap filling and then processed to an 93.3 % reduction using multi-pass rolling after heating for 0.5 h at 400 ℃. The specimen is then sintered for 1h at 500 ℃. The relative density of the 3 vol%CNT/Cu composite fabricated using powder in sheath rolling is 98 %, while that of the Cu powder compact is 99 %. The microstructure is somewhat heterogeneous in width direction in the composite, but is relatively homogeneous in the Cu powder compact. The hardness distribution is also ununiform in the width direction for the composite. The average hardness of the composites is higher by 8Hv than that of Cu powder compact. The tensile strength of the composite is 280 MPa, which is 20 MPa higher than that of the Cu powder compact. It is concluded that the powder in sheath rolling method is an effective process for fabrication of sound CNT reinforced Cu matrix composites.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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