高強高導銅基材料是現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎材料。然而,銅基材料的強度和導電性通常難以兼顧,本文以力電性能優(yōu)越的石墨烯作為增強體,采用機械合金化和SPS燒結(jié)的方法制備石墨烯／銅（G/Cu）復合材料可能是獲得高強高導銅基材料的一條有效途徑。探究了石墨烯含量、球磨時間和Co含量對材料的組織和力電性能影響,并通過第一性原理計算,研究Co摻雜對G/Cu界面結(jié)合性能的影響,進而探討其對G/Cu復合材料力學性能影響的機理。利用掃面電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、X射線衍射對復合粉體的物相組成、形貌及結(jié)構(gòu)進行分析；利用萬能試驗機對復合材料的拉伸和壓縮性能分析；利用渦流導電儀、顯微硬度計、阿基米德排水法、膨脹測試儀分別測復合材料的電阻率、硬度、密度和熱膨脹性能。隨球磨時間及石墨烯含量的增加,復合材料增強體的分散均勻性、強度、硬度均呈增加的趨勢。并且經(jīng)TEM分析發(fā)現(xiàn)石墨烯與銅粉復合良好,石墨烯的結(jié)構(gòu)很好。在8h的球磨時間下,石墨烯含量為0.5wt%復合材料的拉伸屈服強度為235MPa較純銅120MPa提高了95.8%；壓縮強度由純銅的150MPa提高到620MPa性能提高了近3倍；均值硬度為123HV較純銅的90HV... 

【文章來源】：昆明理工大學云南省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 銅基復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 顆粒增強銅基復合材料
        1.2.2 纖維增強銅基復合材料
        1.2.3 微結(jié)構(gòu)強化銅基復合材料
        1.2.4 CNTs增強銅基復合材料
    1.3 石墨烯的概述
        1.3.1 墨烯的性能
        1.3.2 石墨烯的應用
        1.3.3 石墨烯的制備
        1.3.4 石墨烯增強銅基復合材料
    1.4 改進復合材料性能的方法
        1.4.1 增進界面結(jié)合
        1.4.2 復合材料的后續(xù)加工
    1.5 金屬基復合材料制備的方法
        1.5.1 液態(tài)法
        1.5.2 固態(tài)法
        1.5.3 表面復合法
    1.6 本課題主要內(nèi)容和研究意義
        1.6.1 課題主要內(nèi)容
        1.6.2 課題研究意義
第二章 研究方案及實驗操作
    2.1 石墨烯-銅復合材料制備
        2.1.1 實驗原料
        2.1.2 實驗儀器及設備
        2.1.3 實驗過程
        2.1.4 實驗方法
    2.2 材料加工處理及測試方法
        2.2.1 拉伸與壓縮試驗
        2.2.2 硬度分析
        2.2.3 導電性能分析
        2.2.4 顯微組織分析方法
    2.3 第一性原理計算
        2.3.1 計算原理
        2.3.2 計算軟件
第三章 石墨烯/銅同復合材料制備及其力電性能研究
    3.1 引言
    3.2 G/Cu復合粉體的制備及表征
        3.2.1 G/Cu復合粉體的形貌分析
        3.2.2 G/Cu復合粉體的XRD分析
        3.2.3 G/Cu復合粉末的TEM分析
    3.3 G/Cu塊體復合材料的制備及表征
        3.3.1 G/Cu復合材料的尺寸
        3.3.2 G/Cu復合材料的XRD分析
        3.3.3 G/Cu復合材料的金相分析
        3.3.4 G/Cu復合材料的SEM/EDS分析
    3.4 G/Cu塊體復合力電性能
        3.4.1 G/Cu復合材料的拉伸性能分析
        3.4.2 G/Cu復合材料的壓縮性能分析
        3.4.3 G/Cu復合材料的硬度分析
        3.4.4 G/Cu復合材料的導電性能分析
    3.5 小結(jié)
第四章 鈷摻雜石墨烯-銅復合材料的制備及其性能研究
    4.1 引言
    4.2 復合粉體的制備
    4.3 復合粉體的分析
        4.3.1 復合粉體的XRD分析
        4.3.2 復合粉體的SEM分析
    4.4 復合材料的制備
    4.5 復合材料顯微組織分析
        4.5.1 透射電鏡分析
        4.5.2 G/Cu復合材料相的X射線衍射分析
        4.5.3 燒結(jié)試樣的金相分析
        4.5.4 復合材料的SEM分析
    4.6 復合材料力電性能測試分析
        4.6.1 機械性能分析
        4.6.2 G/Cu復合材料的導電性
    4.7 小結(jié)
第五章 摻Co石墨烯-銅材料界面結(jié)合的第一性原理研究
    5.0 引言
    5.1 構(gòu)建銅基石墨賭復合材料界面模型及計算設置
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 不含Co界面幾何結(jié)構(gòu)及電子結(jié)構(gòu)分析
        5.2.2 Co摻雜對G/Cu界面結(jié)合的影響
    5.3 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
附錄：攻讀碩士學位期間發(fā)表論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]石墨烯/Cu復合材料力學性能的分子動力學模擬[J]. 郭俊賢,王波,楊振宇.  復合材料學報. 2014(01)
[2]石墨烯的合成與應用[J]. 黃桂榮,陳建.  炭素技術(shù). 2009(01)
[3]自由態(tài)二維碳原子晶體—單層石墨烯[J]. 楊全紅,呂偉,楊永崗,王茂章.  新型炭材料. 2008(02)
[4]短碳纖維增強銅基復合材料制備新工藝[J]. 唐誼平,劉磊,趙海軍,朱建華,胡文彬.  機械工程材料. 2006(10)
[5]輪軌高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)用接觸線的研究[J]. 黃崇祺.  中國鐵道科學. 2001(01)

碩士論文
[1]石墨烯/銅復合材料制備及性能研究[D]. 李彬.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[2]少層石墨烯增強銅基復合材料制備和性能研究[D]. 楊帥.哈爾濱工業(yè)大學 2011



本文編號：3281532