石墨烯具有優(yōu)異的二維性能,彈性模量可以達到1TPa,尤其是面內(nèi)應(yīng)力傳播速度很高（c²2.2 km/s）,作為增強體加入后,可以迅速分散復(fù)合材料在高應(yīng)變速率下產(chǎn)生的應(yīng)力集中,在抗彈領(lǐng)域是一類有應(yīng)用潛力的增強體。為此本文采用壓力浸滲法制備了0.6wt.%GNPs/5083Al復(fù)合材料,采用擠壓+軋制的工藝成型。通過X射線衍射、拉曼光譜、掃描電鏡、透射電鏡和原子力顯微鏡等手段,分析GNPs及其復(fù)合材料的顯微組織,并利用電子萬能試驗機和霍普金森壓桿測試了復(fù)合材料靜態(tài)和動態(tài)載荷下的力學(xué)性能,揭示靜、動態(tài)載荷作用下材料的損傷機理。采用熱擠壓+熱軋的熱成型方法,Al基體的晶粒尺寸由5.48μm下降至1.97μm,GNPs的厚度由300-400nm下降至約100nm,TEM中觀察到層數(shù)最低在10層以內(nèi),并且GNPs沿軋制方向呈現(xiàn)明顯的定向排列。鑄態(tài)GNPs/5083Al復(fù)合材料的結(jié)合界面有兩種類型:Al/GNPs直接結(jié)合型界面和Al-MgO-GNPs反應(yīng)型界面;熱變形GNPs/5083Al復(fù)合材料的結(jié)合界面有三種類型:Al/GNPs直接結(jié)合型界面、Al-MgO-GNPs反應(yīng)型界面... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Al-C界面的非潤濕示意圖和現(xiàn)象[21]

圖 1-2 1.0 wt.%GNP/5083Al 復(fù)合材料明場像 TEM 圖[38](b)低倍放大觀察大片的 GNP；(c)高倍放大觀察到 GNP 碎片嵌在復(fù)合材壓燒結(jié)合金 XRD 峰中 Al2Mg3和 Al6Mn 相與傳統(tǒng) 5083Al 合金一/Al 復(fù)合材料 XRD 譜圖中 31.2°、55°和 72.5°位置出現(xiàn)了 Al4C3壓燒結(jié)和熱擠壓過程中產(chǎn)生的。變形對石墨烯鋁復(fù)合材料性能的影響ng Jingyue[39]等采用片狀粉末冶金法的工藝，首次制備了石墨烯增強鋁基復(fù)合材料。結(jié)果表明：GNSs 均勻分布于 Al 基體，且片層；GNSs 添加量僅為 0.3wt.%時，GNS/Al 復(fù)合材料的拉伸強度a，相比于未增強的 Al 基體，強度提高了 62%。 Zan[40]等采用粉末組裝工藝制備具有仿生納米片層結(jié)構(gòu)的 rGO/A未增強的 Al 基體相比，這些復(fù)合材料剛度和拉伸強度明顯提升似或者更高；強化機制為石墨烯承受 Al 基體的載荷轉(zhuǎn)移，納米片產(chǎn)生了硬化效應(yīng)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文果表明：隨著 xGnP 含量增加，壓縮強度增加。Zhou Weiwei[43]等通過氧化石墨烯 GO/Al 混合粉末的放電等離子燒結(jié)(SPS)制備少層石墨烯 (FLG) 夾在非晶 Al2O3層中間的三明治結(jié)構(gòu)，強度增加是由擠壓產(chǎn)生的 Al 晶粒細化和位錯產(chǎn)生導(dǎo)致的，而且擠壓使 FLG 沿擠壓方向排列，F(xiàn)LG 沿擠壓方向的定向排布可以增大載荷傳遞效率，提高復(fù)合材料強度。Rashad Muhammad[34]等在 2015 年研究了擠壓對石墨烯鋁(GNP/Al)力學(xué)性能和顯微組織的關(guān)系，結(jié)果表明：擠壓后復(fù)合材料和純鋁的性能都有顯著提升，其中 Al-1.0%石墨烯復(fù)合材料的屈服強度提高最明顯，說明擠壓后高含量的GNP 沿拉伸加載方向排列，對拉伸強度提升明顯。以上所述均為準靜態(tài)下(應(yīng)變速率~0.001 s-1)石墨烯鋁復(fù)合材料的力學(xué)性能，Zhao Lei[5]等最近采用微柱壓縮法研究了不同應(yīng)變速率(1×10-4s-1、5×10-4s-1、5×10-3s-1、5×10-2s-1和5×10-1s-1)對納米片層RGO/Al復(fù)合材料壓縮性能的影響。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Investigation on microstructural, mechanical and electrochemical properties of aluminum composites reinforced with graphene nanoplatelets[J]. Muhammad Rashad,Fusheng Pan,Zhengwen Yu,Muhammad Asif,Han Lin,Rongjian Pan.  Progress in Natural Science:Materials International. 2015(05)
[2]擠壓加工對SiCp/Al復(fù)合材料組織和性能的影響[J]. 賈玉璽.  塑性工程學(xué)報. 2000(04)
[3]Al2O3,TiB2粒子增強鋁基復(fù)合材料的動態(tài)壓縮性能和高溫蠕變性能[J]. 馬宗義,呂毓雄,畢敬.  金屬學(xué)報. 1999(01)

博士論文
[1]鋁基復(fù)合材料在高速粒子撞擊作用下的損傷行為[D]. 朱德智.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[2]高體積分數(shù)金屬基復(fù)合材料SiCp/2024Al動態(tài)力學(xué)性能研究[D]. 譚柱華.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007

碩士論文
[1]熱擠壓和軋制工藝對AE44鎂合金組織和性能的影響[D]. 艾向樂.西安理工大學(xué) 2018
[2]熱變形對B4C/2024Al復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)性能的影響[D]. 薛威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]石墨烯納米片/6063Al復(fù)合材料微觀組織及性能研究[D]. 謝一鳴.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]壓力浸滲制備石墨增強鋁基復(fù)合材料及其性能研究[D]. 童偉.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[5]2195鋁鋰合金在動態(tài)加載過程中的微觀結(jié)構(gòu)演變[D]. 陳培顯.中南大學(xué) 2012



本文編號：3476768