本文通過高能球磨混粉和熱擠壓制備了純鋁及1vol.%、3vol.%和5vol.%石墨烯/鋁復合材料,并利用等通道擠壓過程中產生的巨大剪切力剝離石墨烯片層,改善石墨烯在基體中的分散性,最后對1vol.%石墨烯/鋁復合材料進行界面強化。通過對球磨工藝的探索,獲得了鋁粉和復合粉體最佳球磨參數(shù),分別為250rpm×300min和250rpm×180min,制備了石墨烯在鋁片表面分散均勻并結合緊密的復合粉體。冷等靜壓和熱擠壓后,材料致密度大幅度提升,隨著石墨烯含量增加,材料致密度逐漸降低,最高和最低分別為99.2%和98.1%。從石墨烯/鋁復合材料拋光組織可知,隨著石墨烯體積分數(shù)的增加,石墨烯團聚逐漸嚴重,材料抗拉強度、屈服強度和彈性模量先升高后降低,當石墨烯體積分數(shù)為3vol.%時,力學性能最好,分別達到了175.9MPa、95.4MPa和75.3GPa,相比擠壓態(tài)純鋁分別提高了48.4%、78.8%和11.9%,延伸率逐漸降低,最高和最低分別為15.5%和5.2%。通過對3vol.%石墨烯/鋁復合材料在不同溫度下進行等通道擠壓8道次后的拋光表面組織和力學性能研究,探索出最佳等通道擠壓溫度為3...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
    1.2 金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 金屬基復合材料的制備方法
        1.2.2 復合材料增強體
    1.3 石墨烯的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 石墨烯的結構
        1.3.2 石墨烯的性質
        1.3.3 石墨烯的應用研究
    1.4 石墨烯/金屬基復合材料
        1.4.1 石墨烯/金屬基復合材料制備流程
        1.4.2 石墨烯/金屬基復合材料的研究現(xiàn)狀
        1.4.3 石墨烯/鋁基復合材料研究進展
        1.4.4 石墨烯/鋁復合材料研究現(xiàn)狀分析
    1.5 大塑性變形對碳納米管和石墨烯金屬中分散性的影響
        1.5.1 高壓扭轉變形技術
        1.5.2 攪拌摩擦加工技術
        1.5.3 等通道擠壓技術
        1.5.4 其它大塑性變形技術
    1.6 主要研究目的和內容
第2章 試驗材料及表征方法
    2.1 試驗材料
        2.1.1 基體合金
        2.1.2 石墨烯
    2.2 試驗方法
        2.2.1 復合材料的制備
        2.2.2 材料組織觀察
        2.2.3 材料性能測試
第3章 石墨烯/鋁復合材料制備與組織
    3.1 引言
    3.2 球磨工藝對鋁粉變形行為的研究
    3.3 石墨烯臨界含量計算
    3.4 球磨工藝對石墨烯分散行為的研究
    3.5 復合粉體拉曼光譜測試
    3.6 熱擠壓態(tài)材料組織和力學性能
        3.6.1 熱擠壓態(tài)材料組織
        3.6.2 力學性能
        3.6.3 斷口及裂紋擴展分析
    3.7 本章小結
第4章 等通道擠壓對石墨烯/鋁復合材料組織和力學性能的影響
    4.1 引言
    4.2 等通道擠壓工藝研究
        4.2.1 等通道擠壓溫度對石墨烯分散性的影響
        4.2.2 等通道擠壓道次對石墨烯分散性的影響
    4.3 等通道擠壓對基體和復合材料組織和力學性能的影響
        4.3.1 純鋁
        4.3.2 1vol.%石墨烯/鋁復合材料
        4.3.3 3vol.%石墨烯/鋁復合材料
        4.3.4 5vol.%石墨烯/鋁復合材料
    4.4 石墨烯/鋁復合材料界面強化
        4.4.1 熱處理工藝探索
        4.4.2 界面強化
    4.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3761809