銅-石墨烯復(fù)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(chǔ),使用高速球磨機(jī)和超聲波分散技術(shù)制備出了少層石墨烯和微米銅粉的復(fù)合粉體,采用熱壓燒結(jié)工藝制備出了少層石墨烯增強(qiáng)的銅基復(fù)合材料。對制備過程石墨烯的過程中,分別采用高速球磨機(jī)和超聲分散儀對石墨烯進(jìn)行了分散處理,同時(shí)利用該方法對銅-石墨烯的復(fù)合粉體進(jìn)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(fù)合粉體的相組成結(jié)構(gòu)和復(fù)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(xué)試驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料的拉伸性能進(jìn)行了測試;利用四端法、阿基米德排水法分別測得了復(fù)合材料的電導(dǎo)率、密度。利用顯微硬度計(jì)對純銅以及復(fù)合材料的顯微硬度進(jìn)行了測定;利用摩擦磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)對復(fù)合材料的摩擦磨損行能就行了測定。
　　對石墨烯進(jìn)行SEM分析表明,經(jīng)過超聲分散后,石墨烯由原來的團(tuán)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(shí),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(tuán)聚現(xiàn)象。對石墨烯進(jìn)行XRD分析表明,石墨(002)晶面衍射峰消失,同時(shí)其他晶面衍射峰也有不同程度的減弱,說明超聲分散技術(shù)可以對石墨烯進(jìn)行有效的剝離。
　　復(fù)合材料在不同燒結(jié)溫度和不同的燒結(jié)壓力下的XRD分析、致密度、斷口形貌,熱導(dǎo)率性能測定表明:銅-石墨烯復(fù)合材料的最佳燒結(jié)溫度為800℃,燒結(jié)壓力為25Mpa,燒結(jié)氣氛為真空(10-5Pa)。
　　通過對復(fù)合材料的性能結(jié)果分析可知,復(fù)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(jié)合力降低,故隨著石墨烯含量的增加,復(fù)合材料的彈性模量逐漸降低,斷口機(jī)制由韌性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈詳嗔?斷裂強(qiáng)度也有1%時(shí)的210Mpa轉(zhuǎn)變?yōu)?%時(shí)的142Mpa,較純銅的強(qiáng)度都有所下降。復(fù)合材料的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)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(fù)合材料的摩擦實(shí)驗(yàn),隨著石墨烯的摻入,復(fù)合材料由