Further studies on copper nanocomposite with dispersed single-digit-nanodiamond particles

一桁ナノダイヤモンド粒子を分散した銅ナノコンポジットの研究

花田 幸太郎*; 山本 和典; 田口 富嗣; 大澤 映二*; 稲熊 正康*; Livramento, V.*; Correia, J, B.*; 正法地 延光*

Hanada, Kotaro*; Yamamoto, Kazunori; Taguchi, Tomitsugu; Osawa, Eiji*; Inakuma, Masayasu*; Livramento, V.*; Correia, J, B.*; Shohoji, Nobumitsu*

030at%のナノダイヤモンド粒子を含んだ銅ナノコンポジットのマイクロストラクチャーと機械的性質に関して報告する。Cuナノ複合体粉末はメカニカルミリング法により調製し、これをスパークプラズマ焼結法と熱押出し法により、それぞれバルク材料とした。マイクロストラクチャー観察によると、大きな可塑変形を伴う熱押出し法を用いれば、銅ナノコンポジット中においてダイヤモンドナノ粒子の均一な分散が達成できることがわかった。そして20at%のナノダイヤモンド粒子を含むにもかかわらず、ダイヤモンドナノ粒子は約50nmという極めて微細なグレイン構造を持つことがわかった。銅ナノコンポジットのVickers硬度測定と圧縮試験より、Cuマトリックス中に均一分散されたナノダイヤモンド粒子は、銅ナノコンポジットの機械的性質を強化することがわかった。

This paper describes the microstructures and mechanical properties of Cu nanocomposites containing 0-30 at% diamond nanoparticles. The Cu nanocomposite powders are fabricated by mechanical milling method and are consolidated by spark plasma sintering and hot extrusion. Microstructural observation shows that the homogeneous distribution of diamond nanoparticles in the Cu nanocomposite can be achieved by extrusion with large plastic deformation, in spite of 20 at% diamond content, and that the nanocomposite with homogeneous distribution of diamond nanoparticles has ultra-fine grain structure, approximately 50 nm. Vickers hardness and compression tests on the SPS-consolidated and hot-extruded samples show that the detonation nanodiamond dispersed homogeneously in the Cu matrix enhances the mechanical properties.