石墨烯和碳納米管（CNT）具有優(yōu)異的力學(xué)性能,它們是制備復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。純銅力學(xué)性能較低,用石墨烯和碳納米管作為銅基復(fù)合材料的增強(qiáng)體能顯著提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。此外,軋制可以產(chǎn)生加工硬化,顯著降低材料中縮松、縮孔、氣孔和空隙等組織缺陷,從而提高材料的力學(xué)性能。采用分子水平混合法和熱壓燒結(jié)制備了石墨烯/銅復(fù)合材料,并通過測試不同燒結(jié)工藝下復(fù)合材料的力學(xué)性能,從中選出了最佳燒結(jié)工藝;同時利用球磨法和最佳燒結(jié)工藝制備了碳納米管/銅復(fù)合材料。對兩種復(fù)合材料分別進(jìn)行軋制,研究了不同軋制條件對兩種復(fù)合材料組織和性能的影響。通過XRD、SEM、TEM等檢測方法分別研究了軋制前后的應(yīng)力變化、增強(qiáng)相和基體之間的界面結(jié)合狀況、增強(qiáng)相在基體中的形貌。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,制備復(fù)合材料的最佳燒結(jié)工藝為溫度650oC、保溫時間30min、燒結(jié)壓力40MPa;氧化石墨烯含量為0.5vol.%,CNT含量為0.5wt.%,燒結(jié)后石墨烯/銅復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到333MPa;碳納米管/銅復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到243MPa。軋制結(jié)果表明,軋制之后兩種復(fù)合材料的內(nèi)應(yīng)力變化很大、力學(xué)性能進(jìn)一步提高,并且軋制橫向的抗拉強(qiáng)度明... 

【文章來源】：燕山大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 石墨烯和碳納米管簡介
        1.1.1 石墨烯簡介
        1.1.2 氧化石墨烯的特性
        1.1.3 碳納米管簡介
    1.2 石墨烯及其衍生物在金屬基復(fù)合材料中的應(yīng)用
        1.2.1 石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的限制
        1.2.2 石墨烯/鋁復(fù)合材料
        1.2.3 石墨烯/銅復(fù)合材料
        1.2.4 石墨烯/鎂復(fù)合材料
    1.3 CNT在金屬基復(fù)合材料中的應(yīng)用
        1.3.1 CNT增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的限制
        1.3.2 碳納米管/鋁復(fù)合材料
        1.3.3 碳納米管/鎂復(fù)合材料
        1.3.4 碳納米管/銅復(fù)合材料
    1.4 石墨烯、碳納米管/銅復(fù)合材料的制備方法
    1.5 軋制在復(fù)合材料中的應(yīng)用
        1.5.1 冷軋板材的工藝特點(diǎn)
        1.5.2 薄板帶材的軋制工藝
        1.5.3 軋制在材料中的應(yīng)用
    1.6 論文主要研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)方案
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)原料
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)流程
        2.1.3 復(fù)合材料的燒結(jié)
        2.1.4 復(fù)合材料的軋制及其退火
    2.2 復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度測試
    2.3 材料組織結(jié)構(gòu)分析
        2.3.1 X射線衍射分析
        2.3.2 掃描電鏡分析
        2.3.3 場發(fā)射掃描電鏡分析
        2.3.4 透射電鏡分析
第3章 石墨烯/銅復(fù)合材料的制備
    3.1 復(fù)合粉末的制備
        3.1.1 分子水平混合法制備復(fù)合粉末前驅(qū)體
        3.1.2 復(fù)合粉末前驅(qū)體的氧化
        3.1.3 復(fù)合粉末的還原
        3.1.4 復(fù)合粉末的形貌
    3.2 復(fù)合材料制備工藝
        3.2.1 燒結(jié)溫度的確定
        3.2.2 保溫時間的確定
        3.2.3 氧化石墨烯含量的確定
    3.3 場發(fā)射掃描電鏡下石墨烯的形態(tài)
    3.4 復(fù)合材料的增強(qiáng)相分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 軋制對石墨烯/銅復(fù)合材料的影響
    4.1 壓下量對材料的影響
        4.1.1 壓下量對材料性能的影響
        4.1.2 壓下量對材料組織的影響
    4.2 軋制道次和軋制方向?qū)Σ牧系挠绊?br>        4.2.1 軋制道次對材料性能的影響
        4.2.2 軋制方向?qū)Σ牧闲阅艿挠绊?br>        4.2.3 軋制方向和橫向的拉伸斷口形貌
        4.2.4 單向和雙向軋制對材料性能的影響
    4.3 軋制前后的應(yīng)力分析
    4.4 退火對材料的影響
        4.4.1 退火對復(fù)合材料性能的影響
        4.4.2 退火前后的應(yīng)力變化
    4.5 TEM微觀組織形貌
        4.5.1 橫截面的TEM形貌
        4.5.2 橫截面的界面分析
        4.5.3 縱截面的TEM形貌
        4.5.4 縱截面界面分析
    4.6 本章小結(jié)
第5章 軋制對碳納米管/銅復(fù)合材料的影響
    5.1 碳納米管/銅復(fù)合材料的制備
    5.2 壓下量對材料的影響
        5.2.1 壓下量對材料性能的影響
        5.2.2 壓下量對材料組織的影響
        5.2.3 不同壓下量下材料的斷口形貌
    5.3 軋制道次和軋制方向?qū)Σ牧系挠绊?br>        5.3.1 軋制道次對材料性能的影響
        5.3.2 軋制道次對材料組織的影響
        5.3.3 軋制方向?qū)Σ牧闲阅艿挠绊?br>        5.3.4 軋制方向和橫向的拉伸斷口形貌
    5.4 軋制前后的應(yīng)力分析
    5.5 TEM微觀組織形貌
        5.5.1 橫截面的TEM形貌
        5.5.2 橫截面的界面分析
        5.5.3 縱截面的組織形貌
        5.5.4 縱截面的界面分析
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨烯增強(qiáng)鋁基納米復(fù)合材料的研究[J]. 燕紹九,楊程,洪起虎,陳軍洲,劉大博,戴圣龍.  材料工程. 2014(04)
[2]石墨烯/Cu復(fù)合材料力學(xué)性能的分子動力學(xué)模擬[J]. 郭俊賢,王波,楊振宇.  復(fù)合材料學(xué)報. 2014(01)
[3]熱軋工藝對TSCR流程生產(chǎn)取向硅鋼組織和性能的影響[J]. 裴英豪,項(xiàng)利,施立發(fā),王立濤,陳其安.  鋼鐵. 2012(12)
[4]石墨烯鋁基復(fù)合材料的制備及其性能[J]. 管仁國,連超,趙占勇,鈔潤澤,劉春明.  稀有金屬材料與工程. 2012(S2)
[5]鋁/鋼復(fù)合管軋制開裂的原因分析[J]. 駱瑞雪.  熱加工工藝. 2012(13)
[6]Mechanical Properties of Ni-Coated Single Graphene Sheet and Their Embedded Aluminum Matrix Composites[J]. 宋海洋,查新未.  Communications in Theoretical Physics. 2010(07)
[7]銅/鋁/銅軋制復(fù)合板的退火工藝研究[J]. 劉理,祖國胤,王寧,于九明.  金屬熱處理. 2006(09)
[8]熱軋工藝中加熱溫度對IF鋼組織性能的影響[J]. 張錦剛,蔣奇武,劉沿東,左良.  東北大學(xué)學(xué)報. 2005(11)

博士論文
[1]ZK61鎂合金薄板軋制與組織、織構(gòu)及性能研究[D]. 陳文振.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013

碩士論文
[1]AZ31鎂合金多道次熱軋工藝及組織性能研究[D]. 付莉杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]粉末熱擠壓制備的硼酸鎂晶須增強(qiáng)6061鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能及其強(qiáng)化機(jī)制[D]. 劉國龍.蘭州理工大學(xué) 2013
[3]AZ40鎂合金板材冷軋工藝研究[D]. 王海露.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[4]2E12高強(qiáng)耐疲勞鋁合金軋制工藝和疲勞性能的研究[D]. 鄧少奎.燕山大學(xué) 2007



本文編號：3072661