自蔓延合成法制備石墨烯及其鎳基復(fù)合材料性能研究.pdf

1、本文利用自蔓延燃燒合成法，分別以鎂-碳酸鈣和鎂-樹脂(聚氯乙烯、超聚氯乙烯和酚醛樹脂)的復(fù)合粉體作為原料制備石墨烯。對不同原料體系和工藝參數(shù)條件下制備的石墨烯進行系統(tǒng)分析表征，并將制備的石墨烯應(yīng)用于鎳基復(fù)合材料領(lǐng)域，利用球磨與電火花燒結(jié)(SPS)相結(jié)合的方法制備石墨烯/鎳基復(fù)合材料，并對制備的復(fù)合材料進行導(dǎo)電性能和力學(xué)性能研究。
　　借助X射線衍射儀(XRD)、拉曼(Raman)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)

2、分析手段對自蔓延燃燒合成法制備的石墨烯進行表征。XRD和Raman結(jié)果分析表明，Mg-CaCO3體系中利用147-75μm、75-44μm和44-37μm之間Mg粉制備的石墨烯質(zhì)量相對較好；Mg-樹脂體系中Mg粉與酚醛樹脂混合制備的石墨烯結(jié)構(gòu)與還原的氧化石墨烯類似，Raman測試結(jié)果沒有2D峰的存在。SEM和TEM分析表明自蔓延燃燒合成法制備的石墨烯為彎曲片狀結(jié)構(gòu)，石墨烯的表面存在大量褶皺。
　　對石墨烯/鎳基復(fù)合材料粉體分別采取

3、充入Ar氣作為保護介質(zhì)干磨和以乙醇為保護介質(zhì)濕磨兩種不同球磨工藝處理，復(fù)合材料粉體的XRD測試結(jié)果表明，只有鎳的(111)、(220)和(200)三強峰存在，沒有石墨烯(200)峰，說明球磨過程中沒有生成其它物相結(jié)構(gòu)的雜質(zhì)；復(fù)合材料粉體的SEM結(jié)果顯示，石墨烯片在復(fù)合材料粉體中以兩種形式存在，即包覆在鎳的表面和隨機分布在鎳基體顆粒之間。
　　石墨烯/鎳基復(fù)合材料塊體的電導(dǎo)率與致密度密切相關(guān)，致密度高，電導(dǎo)率高。復(fù)合材料的致密度大部

4、分都在90％以上，少數(shù)致密度在90%以下的，是因為在電火花燒結(jié)過程的成型期，沒有提高模具內(nèi)壓力造成的。復(fù)合材料的電導(dǎo)率大部分都比純鎳的高，復(fù)合材料中電導(dǎo)率最大的是在復(fù)合粉體中充入Ar氣干磨，球磨轉(zhuǎn)速100rpm，球磨時間為8h(Mg200-Ni-8)，達到了10.48×106S/m。石墨烯的引入有利于提高鎳基復(fù)合材料的電導(dǎo)率。
　　石墨烯/鎳基復(fù)合材料塊體室溫下的壓縮應(yīng)力—應(yīng)變曲線為典型的壓縮塑性變形曲線，在壓縮過程中，致密度低的