采用超聲分散工藝與機械攪拌方法使石墨烯在鋁粉中形成均勻混合狀態(tài),以放電等離子燒結(jié)(SPS)方法獲得石墨烯鋁材料。采用試驗測試手段對其微觀組織、力學和物理性能進行分析。結(jié)果表明:鋁基體中形成了均勻分布狀態(tài)的石墨烯片,石墨烯鋁材料中形成了較多孔隙結(jié)構(gòu)。隨著石墨烯量的增加,孔隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)明顯。加入石墨烯后,促進了材料力學性能和物理性能的提升。隨著石墨烯量增大到1.5vol%,材料抗拉強度增大至212 MPa,相對密度增大至95%,硬度增大至53 HV。試樣斷口處有大量撕裂脊和凹坑,隨石墨烯量增加,撕裂脊和凹坑變得更加的明顯。加入少量石墨烯便能夠?qū)崿F(xiàn)試樣導電率和熱導率的顯著提升。當石墨烯達到1.5vol%時,試樣的導電率和熱導率出現(xiàn)峰值。 

【文章來源】：熱加工工藝. 2020年14期 北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

鋁粉和石墨烯的SEM像

圖2給出了不同石墨烯添加量下試樣的SEM像�？梢钥吹�，黑色區(qū)域由石墨烯構(gòu)成，白色區(qū)域?qū)儆跀U散區(qū)；石墨烯在試樣基體內(nèi)依然呈現(xiàn)二維片狀的形態(tài)，未在制備期間發(fā)生破壞。同時可以看到，鋁基體中形成了均勻分布狀態(tài)的石墨烯片，沒有發(fā)生團聚的情況。因為實際燒結(jié)溫度很低，無法形成致密的組織結(jié)構(gòu)，這使得石墨烯鋁材料中形成了較多孔隙結(jié)構(gòu)。隨著石墨烯添加量的增加，孔隙結(jié)構(gòu)表現(xiàn)更明顯。圖3為石墨烯鋁材料的TEM像。由圖3中可看到石墨烯鋁材料內(nèi)形成的石墨烯形態(tài)與石墨烯-鋁界面進行TEM表征得到的圖像。其中，圖3(a）顯示，石墨烯是以一種半透明的形態(tài)存在，對鋁基體形成了包裹作用。由于石墨烯呈現(xiàn)彌散分布狀態(tài)，因此能夠和復合材料形成非常大的接觸面，顯著提升界面作用效果。分析圖3(b）可知，石墨烯基本都分布在界面區(qū)域，對復合材料變形過程起到了明顯抑制作用，使復合材料獲得更高的力學強度。在圖3(b）的深色部位含有較多的Al，屬于鋁在擴散過程中形成的結(jié)合區(qū)，同時還可以看到部分Fe元素，此時金屬鋁達到了良好相容性，進一步提高了鋁基體中石墨烯的分散能力。

圖3為石墨烯鋁材料的TEM像。由圖3中可看到石墨烯鋁材料內(nèi)形成的石墨烯形態(tài)與石墨烯-鋁界面進行TEM表征得到的圖像。其中，圖3(a）顯示，石墨烯是以一種半透明的形態(tài)存在，對鋁基體形成了包裹作用。由于石墨烯呈現(xiàn)彌散分布狀態(tài)，因此能夠和復合材料形成非常大的接觸面，顯著提升界面作用效果。分析圖3(b）可知，石墨烯基本都分布在界面區(qū)域，對復合材料變形過程起到了明顯抑制作用，使復合材料獲得更高的力學強度。在圖3(b）的深色部位含有較多的Al，屬于鋁在擴散過程中形成的結(jié)合區(qū)，同時還可以看到部分Fe元素，此時金屬鋁達到了良好相容性，進一步提高了鋁基體中石墨烯的分散能力。2.2 力學和物理性能分析

【參考文獻】：
期刊論文
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