【摘要】：石墨烯具有非凡的力、熱、光和電學(xué)性能,是具有廣闊發(fā)展前景的制備金屬基復(fù)合材料的增強相。本文將石墨烯加入快速鎳電刷鍍液中,制備出石墨烯均勻懸浮分散的鎳-石墨烯復(fù)合電刷鍍液,采用電刷鍍技術(shù)在1045鋼上制備出Ni-石墨烯復(fù)合鍍層,通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、Raman光譜儀、X射線衍射儀(XRD)、原子力顯微鏡(AFM)等對石墨烯片層和復(fù)合鍍層的組織結(jié)構(gòu)、形貌進(jìn)行了表征,研究了鍍液中的石墨烯添加量與復(fù)合鍍層中的石墨烯含量的關(guān)系,并對復(fù)合鍍層的摩擦磨損性能和耐腐蝕性能進(jìn)行了重點考核,還對其力學(xué)性能、導(dǎo)熱、導(dǎo)電以及吸波等性能也進(jìn)行了一定研究。同時采用多種方法嘗試降低復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)。結(jié)果表明:復(fù)合鍍層中的石墨烯以三種形式存在于鍍層的不同部位;當(dāng)石墨烯的添加量為0.5 g/L時,制備出的復(fù)合鍍層中石墨烯含量最高,為0.163 wt.%,該復(fù)合鍍層相比于鎳鍍層和其它復(fù)合鍍層,鍍層組織致密度最高,裂紋、孔隙等缺陷最少;各復(fù)合鍍層的力學(xué)性能、摩擦磨損性能、耐腐蝕性能均有所提升,提升幅度最大的是石墨烯添加量為0.5g/L時制備出的復(fù)合鍍層,相比于鎳鍍層,其顯微硬度提高了15.2%,彈性模量提高了31.4%,磨損失重量減少了81%;自腐蝕電位增大了9.5%,自腐蝕電流密度減小了66.2%,電荷轉(zhuǎn)移電阻增大2.1倍,在168 h的3.5 wt.%NaCl溶液中浸泡實驗中,其腐蝕失重較鎳鍍層的減少57.4%。還發(fā)現(xiàn)該復(fù)合鍍層的導(dǎo)熱性能、導(dǎo)電性能、吸波性能電導(dǎo)率均比鎳鍍層有明顯提升;此外,在石墨烯添加量為0.5 g/L的復(fù)合鍍液中添加0.4g/L的Y(NO_3)_3·6H_2O時,可以使復(fù)合鍍層的摩擦系數(shù)降低至與鎳鍍層的相當(dāng),而其磨損量比鎳鍍層的減少67.3%。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文介紹概述首個發(fā)現(xiàn)的二維空間材料，其厚度僅為 0.335nm[1]。理論上邊網(wǎng)格形成的單層碳原子結(jié)構(gòu)，碳原子以 sp2雜化軌道與其長 0.141nm，這些高強度的σ鍵使得石墨烯具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)成其他碳材料的基本結(jié)構(gòu)單元，如圖 1.1 所示[25]，石墨烯可的富勒烯、一維的碳納米管和三維的石墨。

Raman 表征在輕質(zhì)碳材料的表征方面起著很重要的作用。圖1.2 為在 514 nm 激光激發(fā)下單層本征石墨烯的典型 Raman 光譜圖[52]，可以發(fā)現(xiàn)在 1 350cm-1、1 582 cm-1、2 700 cm-1處分別出現(xiàn)了石墨烯的特征 D 峰、特征 G 峰和特征 G（'2D）

圖 1.2 在 514 nm 激光激發(fā)下單層本征石墨烯的典型 Raman 光譜圖需要說明的是，氧化還原法制備的石墨烯由于在還原過程中會對石墨烯結(jié)構(gòu)有所損傷而使其產(chǎn)生一些缺陷，同時其上的含氧官能團(tuán)不能被完全去除干凈，以及在 Raman表征時激光可能穿過石墨烯上的褶皺，因此，其 Raman 光譜中的 2D 峰會發(fā)生嚴(yán)重變形，如圖 1.3 為兩種還原劑制備的石墨烯的 Raman 光譜圖[56]，可以看出，D 峰與 G 峰明顯，但是 2D 峰均發(fā)生嚴(yán)重變形。(a) (b)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2785279