銅-石墨烯復合材料制備和性能的研究.pdf

1、本文利用由氧化還原法制得的少層石墨烯為基礎,使用高速球磨機和超聲波分散技術制備出了少層石墨烯和微米銅粉的復合粉體,采用熱壓燒結工藝制備出了少層石墨烯增強的銅基復合材料。對制備過程石墨烯的過程中,分別采用高速球磨機和超聲分散儀對石墨烯進行了分散處理,同時利用該方法對銅-石墨烯的復合粉體進行了混合分散處理。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等分析了石墨烯的形貌、復合粉體的相組成結構和復合材料的表面形貌、斷口形貌、摩擦面和對磨

2、副形貌等;利用萬能力學試驗機對復合材料的拉伸性能進行了測試;利用四端法、阿基米德排水法分別測得了復合材料的電導率、密度。利用顯微硬度計對純銅以及復合材料的顯微硬度進行了測定;利用摩擦磨損實驗機對復合材料的摩擦磨損行能就行了測定。
　　對石墨烯進行SEM分析表明,經過超聲分散后,石墨烯由原來的團聚的多層石墨烯分離成少層甚至單層的石墨烯,石墨烯基本為單層透明狀,分散度較好。同時,利用該方法制備的混合粉體混合均勻,銅顆粒均勻的粘附在少層

3、石墨烯片上,混合粉體中沒有發(fā)生團聚現(xiàn)象。對石墨烯進行XRD分析表明,石墨(002)晶面衍射峰消失,同時其他晶面衍射峰也有不同程度的減弱,說明超聲分散技術可以對石墨烯進行有效的剝離。
　　復合材料在不同燒結溫度和不同的燒結壓力下的XRD分析、致密度、斷口形貌,熱導率性能測定表明:銅-石墨烯復合材料的最佳燒結溫度為800℃,燒結壓力為25Mpa,燒結氣氛為真空(10-5Pa)。
　　通過對復合材料的性能結果分析可知,復合材料的致

4、密度隨著石墨烯含量的增加而逐漸增大,致密度最高為96.68％;由于石墨烯的加入會是銅原子之間的結合力降低,故隨著石墨烯含量的增加,復合材料的彈性模量逐漸降低,斷口機制由韌性斷裂轉變?yōu)榇嘈詳嗔?斷裂強度也有1%時的210Mpa轉變?yōu)?%時的142Mpa,較純銅的強度都有所下降。復合材料的電導率和熱導率隨著石墨烯含量的增加,呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢,最低值出現(xiàn)在石墨烯的含量為3%~4%之間。通過復合材料的摩擦實驗,隨著石墨烯的摻入,復合材料由