【摘要】：石墨烯銅基自潤滑復(fù)合材料結(jié)合了銅的高導(dǎo)熱導(dǎo)電性和石墨烯的高力學(xué)強(qiáng)度、減磨耐磨性能,具有廣泛的應(yīng)用前景。然而石墨烯在制備過程中極易團(tuán)聚,并且與銅基體結(jié)合強(qiáng)度差,不僅弱化力學(xué)性能,而且影響摩擦過程中石墨烯自潤滑轉(zhuǎn)移膜的形成,從而降低了石墨烯銅基自潤滑復(fù)合材料的性能。針對該問題,本文采用分子級混合法一步還原制備了石墨烯包覆銅顆粒復(fù)合粉體,分散均勻,然后用熱壓燒結(jié)技術(shù)制備出石墨烯銅基復(fù)合材料,詳細(xì)研究了石墨烯銅基復(fù)合材料的制備工藝、形貌結(jié)構(gòu)和磨損機(jī)理。(1)采用分子級混合法制備粉體:首先制備出氧化石墨烯,層數(shù)低于4層,然后用分子級混合法抗壞血酸為還原劑一步還原制備石墨烯銅基復(fù)合粉體。其中pH不同會影響復(fù)合粉體的形貌和均勻性,pH=8時,復(fù)合粉體的均勻性最好。對分子級混合法石墨烯與銅的復(fù)合過程進(jìn)行分析,結(jié)果表明,石墨烯不僅包覆在銅顆粒表面,還嵌入到銅顆粒內(nèi)部,隨著石墨烯含量增加,對銅顆粒的包覆效果更完整。(2)采用真空熱壓燒結(jié)技術(shù)制備塊體石墨烯銅基復(fù)合材料,發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入阻礙燒結(jié)過程中銅顆粒的長大。隨著粉體中石墨烯含量的增加,石墨烯在銅基體中呈現(xiàn)由隨機(jī)分布向網(wǎng)絡(luò)狀分布的轉(zhuǎn)變,銅的晶粒長大也受到抑制。石墨烯網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)為復(fù)合材料提供快速的載荷傳輸通道,即使石墨烯含量提高到2.Owt%,復(fù)合材料的硬度和抗壓強(qiáng)度仍分別高于純銅39%、17%。(3)載荷為5N、10N時,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨石墨烯含量的增加而降低。復(fù)合材料摩擦過程中形成自潤滑轉(zhuǎn)移膜有效的提高復(fù)合材料的減磨耐磨性。載荷條件為20N時,復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨石墨烯含量先降低后升高。添加石墨烯超過一定的量會引起復(fù)合材料力學(xué)性能下降,載荷超過復(fù)合材料承受范圍時,難以形成連續(xù)致密的轉(zhuǎn)移膜,減磨抗磨性開始下降。1wt%含量石墨烯復(fù)合材料綜合性能最好,不僅有出色的潤滑減磨性,力學(xué)性能也沒有惡化,減摩耐磨性能優(yōu)于球磨法制備的復(fù)合材料,展示出潤滑性與力學(xué)性能相匹配的特點(diǎn)。(4)對鉭摻雜石墨烯銅基復(fù)合材料進(jìn)行初步研究,采用分子級混合法和高能球磨法制備鉭摻雜石墨烯銅基復(fù)合材料。兩種方法制備的復(fù)合材料硬度都得到大幅提高,但摩擦性能并不理想,致密度較低�？赡艿脑蚴倾g與銅屬于難互溶體系,采用與石墨烯銅基復(fù)合材料相同的燒結(jié)工藝難以使其致密。
【圖文】：

？逡逑ｔｃ＃°＃Ｈ逡逑圖１．２邋ｓｐ２邋Ｃ＝Ｃ與ＯＨ和Ｈ反應(yīng)生成ｓｐ３邋Ｃ－Ｃ示意圖［４９】逡逑，、邐Ｖ－逡逑（ａ）邐－—Ｔｉｐ邋（ｂ）逡逑Ｇｒａｐｈｅｎｅ逡逑一邋，．．．邐．邋＇［廣＾邐．一ｗ邋—…二二、：，邋邋邋＾邋、一邋＾邋？逡逑圖１．３邋ＡＦＭ尖端在附著在硅片的石墨烯表面滑動示意圖［５２１逡逑（ａ）等離子處理前，（ｂ）等離子處理后逡逑定的進(jìn)展。Ｊｉａ［５３］等將銅鹽與氧化石墨烯混合后共同還原，將還原后的粉末與銅粉逡逑攪拌混合真空熱壓燒結(jié)。所致得到復(fù)合材料減磨耐磨性能相對于純銅都有一定提逡逑升。Ｃｈｅｎ等［４３］才用分子級混合法制備石墨烯銅基復(fù)合材料，摩擦系數(shù)隨著石墨烯逡逑含量增加而降低，僅含石墨烯體積分?jǐn)?shù)為４．０％的復(fù)合材料，，摩擦系數(shù)接近０．２。逡逑但磨損率先減少后增加。但距離應(yīng)用以及充分發(fā)揮石墨烯X椙刻宓娜蠡苑矯婊瑰義嫌瀉芏嗟穆芬�。其�

本文編號：2709019