粉末冶金法制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其性能研究.pdf

1、石墨烯具備優(yōu)秀的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能，如果將其添加到鋁基體中并有效發(fā)揮其性能，則可以大幅度的提高鋁基體的力學(xué)性能與導(dǎo)電性能，對(duì)于推動(dòng)電力、汽車甚至航天等行業(yè)的發(fā)展都具有極其重大的深遠(yuǎn)意義。目前為止，關(guān)于石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料方面的文獻(xiàn)還相對(duì)甚少，因此有必要研究石墨烯對(duì)鋁基復(fù)合材料的影響。
　　本文采用粉末冶金制備出石墨烯增強(qiáng)的純鋁復(fù)合材料和鋁合金復(fù)合材料，采用正交試驗(yàn)的方法確定了復(fù)合材料的最佳燒結(jié)工藝以及最優(yōu)的石墨烯添加量，進(jìn)一步研

2、究了采用最佳制備工藝合成的不同石墨烯含量的鋁合金復(fù)合材料，研究其拉伸等力學(xué)性能，以及導(dǎo)電性能隨石墨烯含量變化的影響規(guī)律并分析其影響機(jī)理，同時(shí)還研究了去應(yīng)力退火工藝對(duì)鋁合金復(fù)合材料的影響。研究結(jié)果分析如下:
　　石墨烯/純鋁復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和硬度都隨石墨烯含量的增加先降后增，其電導(dǎo)率則隨石墨烯含量的增多先降后增之后又有微小幅度的降低。
　　當(dāng)石墨烯添加量為0.4wt％，燒結(jié)溫度在585℃下保溫4h時(shí)所制備的鋁合金復(fù)合材料的性

3、能最佳。
　　石墨烯增強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料的密度和抗彎強(qiáng)度都是隨著石墨烯含量的增加先增加后減小，在石墨烯含量為0.4％時(shí)達(dá)到最大值，Si和Mg可提高鋁基體與石墨烯之間的潤(rùn)濕性，改善界面的結(jié)合效果，提高基體的致密性。
　　隨著石墨烯含量的增加，鋁合金復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度與延伸率、硬度和電導(dǎo)率都是先增后減;0.4％的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度、硬度和電導(dǎo)率最大，抗拉強(qiáng)度為282.52MPa，比鋁基體提高了38.92％。0.2％的復(fù)合材料的延伸率

4、為1.79％，為最大值。
　　石墨烯含量增加，拉伸斷口形貌中的撕裂棱和韌窩數(shù)量增多，撕裂棱變小變細(xì)，韌窩也變小變得越來越深，復(fù)合材料的塑性逐漸提高;石墨烯含量為0.2％的復(fù)合材料其斷口形貌的韌窩是最多且最深的，撕裂棱也是最多最細(xì)的，此時(shí)的塑性是最好的。石墨烯含量繼續(xù)增多，斷口形貌中的韌窩開始變大變淺，撕裂棱也跟著變得粗大起來，當(dāng)石墨烯含量達(dá)到0.6％時(shí)，甚至顯現(xiàn)出一定程度的脆性斷裂的特征。
　　除延伸率外，鋁合金復(fù)合材料退火