石墨烯增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)越的物理性能和機(jī)械性能，近年來被廣泛以增強(qiáng)體形式應(yīng)用到聚合物基、陶瓷基和金屬基復(fù)合材料中。然而，少有文獻(xiàn)記載人們對(duì)石墨烯增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的研究，因此設(shè)計(jì)進(jìn)行了石墨烯增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。
　　首先，通過改進(jìn)的Hummers法制備了單層或少層石墨烯，采用化學(xué)鍍銅法制備了鍍銅石墨烯。然后，采用球磨混料+冷壓+熱壓燒結(jié)工藝制備了石墨烯增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，利用金相顯微鏡、X射線衍射儀和掃描電鏡等檢測(cè)手段對(duì)材料的組織和成

2、分進(jìn)行表征和分析，并用維氏硬度計(jì)對(duì)它的硬度進(jìn)行測(cè)試。最后，通過CASTEP第一性原理計(jì)算軟件對(duì)石墨烯-金屬?gòu)?fù)合界面進(jìn)行計(jì)算，研究了不同界面的性能和結(jié)合強(qiáng)度。
　　燒結(jié)溫度達(dá)到595℃時(shí)，制得的復(fù)合材料表面能夠保持清潔無裂紋，復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)合緊密，不容易發(fā)生潰散。1wt.％石墨烯能夠?qū)︽V晶粒形成很好的包覆，在制得的復(fù)合材料內(nèi)部晶界處石墨烯呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，而石墨烯的添加量超過1wt.%時(shí)，過量的石墨烯容易在復(fù)合材料內(nèi)部產(chǎn)生團(tuán)聚，從而對(duì)

3、復(fù)合材料的組織等因素產(chǎn)生不利影響。該石墨烯含量下的復(fù)合材料硬度能夠達(dá)到50HV，比鑄態(tài)和冷加工狀態(tài)下的純鎂分別提高了66.7%和38.9%。當(dāng)混料時(shí)間達(dá)到12h時(shí)，復(fù)合材料的組織均勻性即可達(dá)到最大，持續(xù)增加混料時(shí)間，對(duì)組織均勻性改善的意義不明顯。通過軋制及熱處理，復(fù)合材料的組織能夠得到細(xì)化，而且隨著熱處理時(shí)間延長(zhǎng)至3h，復(fù)合材料的組織均勻性得到改善。
　　界面處石墨烯與銅基體存在強(qiáng)烈的相互作用，界面結(jié)合能達(dá)到4.79J2m-2，屬