【摘要】：石墨烯銅基自潤滑復合材料結合了銅的高導熱導電性和石墨烯的高力學強度、減磨耐磨性能,具有廣泛的應用前景。然而石墨烯在制備過程中極易團聚,并且與銅基體結合強度差,不僅弱化力學性能,而且影響摩擦過程中石墨烯自潤滑轉移膜的形成,從而降低了石墨烯銅基自潤滑復合材料的性能。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合粉體,分散均勻,然后用熱壓燒結技術制備出石墨烯銅基復合材料,詳細研究了石墨烯銅基復合材料的制備工藝、形貌結構和磨損機理。(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合粉體。其中pH不同會影響復合粉體的形貌和均勻性,pH=8時,復合粉體的均勻性最好。對分子級混合法石墨烯與銅的復合過程進行分析,結果表明,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)采用真空熱壓燒結技術制備塊體石墨烯銅基復合材料,發(fā)現(xiàn)石墨烯的加入阻礙燒結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)由隨機分布向網(wǎng)絡狀分布的轉變,銅的晶粒長大也受到抑制。石墨烯網(wǎng)絡狀結構為復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%,復合材料的硬度和抗壓強度仍分別高于純銅39%、17%。(3)載荷為5N、10N時,復合材料的摩擦系數(shù)和磨損率隨石墨烯含量的增加而降低。復合材料摩擦過程中形成自潤滑轉移膜有效的提高復合材料的減磨耐磨性。載荷條件為20N時,復合材料的摩擦系數(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合材料力學性能下降,載荷超過復合材料承受范圍時,難以形成連續(xù)致密的轉移膜,減磨抗磨性開始下降。1wt%含量石墨烯復合材料綜合性能最好,不僅有出色的潤滑減磨性,力學性能也沒有惡化,減摩耐磨性能優(yōu)于球磨法制備的復合材料,展示出潤滑性與力學性能相匹配的特點。(4)對鉭摻雜石墨烯銅基復合材料進行初步研究,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合材料。兩種方法制備的復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。可能的原因是鉭與銅屬于難互溶體系,采用與石墨烯銅基復合材料相同的燒結工藝難以使其致密。
【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。所致得到復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，僅含石墨烯體積分數(shù)為４．０％的復合材料，，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摺Ｆ湟

本文編號：2709019