復(fù)合化是提高金屬材料性能并推進(jìn)金屬材料應(yīng)用到更廣泛領(lǐng)域的有效手段,石墨烯作為一種新型的具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能的二維碳材料,這使得石墨烯可能成為金屬基復(fù)合材料中一種理想的增強(qiáng)相。本文選擇圣泉集團(tuán)生產(chǎn)的生物質(zhì)多層石墨烯作為增強(qiáng)體,用固態(tài)法將其添加到純鋁、2024、6061、7075四種鋁基體中制備了不同石墨烯含量的復(fù)合材料,并且為了推進(jìn)復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)對(duì)液態(tài)攪拌法制備石墨烯鋁基復(fù)合材料做了一定探索,設(shè)計(jì)開發(fā)了不同攪拌方式的液態(tài)攪拌設(shè)備,并通過液態(tài)攪拌的方式制備了石墨烯/純鋁復(fù)合材料。本文所用的生物質(zhì)多層石墨烯平均層數(shù)在10-20層,片徑0.5μm～1μm,雖然性能不及單層或少層石墨烯,但具有極高的性價(jià)比,如果可以取得良好的增強(qiáng)效果,對(duì)石墨烯鋁基復(fù)合材料來說具有工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。通過固態(tài)法制備的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料采取真空球磨混粉+真空熱壓燒結(jié)+熱擠壓的工藝流程,球磨工藝參數(shù)為:球料比5:1,轉(zhuǎn)速300rpm/min,球磨時(shí)間2h;真空熱壓燒結(jié)壓力為20MPa,純鋁、2024、6061、7075基體的燒結(jié)溫度分別為 560℃、52℃、56℃、46℃,擠壓溫度分別為 48℃、45℃... 

【文章來源】： 仇法文 山東大學(xué)

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２石墨烯及其同素異形體??－ｒｎｎｒｈｒ

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???明再加入石墨烯納米片后復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高了?３０％，斷裂初性提高了?２７％?＝??１．４．２石墨烯增強(qiáng)離分子材料??高分子材料的密度一般較孝容易進(jìn)行加工、耐腐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)，并且在生??活中應(yīng)用非常廣泛，但是高分子材料也存在許多缺點(diǎn)，如電導(dǎo)率低、導(dǎo)熱性差、??力學(xué)性能不夠等問題，而石墨烯自身優(yōu)異的特點(diǎn)使其可以作為增強(qiáng)相來提高高分??子材料的綜合性能。Ｃｈｔｔｅｒ＾ｅＰ］等人研究了石墨烯納米片加入環(huán)氧樹脂復(fù)合材料??后對(duì)力學(xué)性能和熱性能的影響。如圖１－３所示，實(shí)驗(yàn)用高壓處理器將胺官能化的??膨脹石墨烯納米片分在在環(huán)氧樹脂中，然后進(jìn)行三輥球磨，證明了石墨烯納米片??的加入改善了復(fù)合材料的彎曲模量和硬度，并使材料的斷裂初性提高了百分之六??十。??ａ?ｂ??Ｉ?＊？＇?Ｉ?：?，?一??！：：［［?１??〇？?＂?１?＂?＊－？?＇?〇？?ｒ〇?Ｉ１＊?Ｔｉ??ＥＧＮＰ?ｔＯＡｄｍｆｔ?（ａｒｔ?％）?ＥＧＮＰ?（ｗｔ?％）??圖１－３?（ａ）硬度；（ｂ）不同ＥＧＮＰ濃度的納米復(fù)合材料的模量＾??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?（ａ）Ｈａｒｄｎｅｓｓ：?（ｂ）?ｍｏｄｕｌｕｓ?ｏｆ?ｔｌｉｅ?ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ?ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ＥＧＮＰ??ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ??Ｚｈａｏ［３４］等人將少量的石墨烯加入到到聚乙烯醇中，明顯提高了復(fù)合材料的??力學(xué)性能，并且通過楊氏模量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬之間的比較表明聚合物基體中的??石墨烯納米片大部分隨機(jī)分布在納米復(fù)合材料中。ＬＰ５，３６３等人研究了由原始和功??能化石墨烯增強(qiáng)的聚合物復(fù)合材料的摩擦性能，用分子動(dòng)

?山東大學(xué)碩士學(xué)位論文???合材料，其ＴＥＭ圖像如圖１－５所示。表征了其形貌和微波吸收性能，研究發(fā)現(xiàn)??相對(duì)于球形鎳納米粒子－石墨烯，棘球形鎳納米粒子－石墨烯復(fù)合材料在微波吸收??方面表現(xiàn)更加優(yōu)秀。??圖１－５鎳納米粒子－石墨烯復(fù)合材料的ＴＥＭ及高分辨ＴＥＭ圖ｌ４８』??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?ＴＥＭ?ａｎｄ?ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ?ＴＥＭ?（ＨＲＴＥＭ）?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?Ｎｉ?ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ－ｇｒａｐｈｅｎｅ??ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ??Ｈｗａｎｇ［４９］等人在研究中將石墨烯加入到Ｃｕ中制的復(fù)合材料，測(cè)試了重復(fù)間??距為ｌＯＯｎｍ的石墨烯／銅復(fù)合材料在１．６％和３．１％應(yīng)變下的彎曲疲勞，測(cè)試高達(dá)??１，０００，０００次循環(huán)；由截面掃描電子顯微鏡和投射顯微鏡表征證明Ｃｕ層內(nèi)產(chǎn)生的??疲勞裂紋被石墨烯界面阻止。通過單軸拉伸的分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，在膜／基底??界面處位錯(cuò)的積累有限，這使得在該材料系統(tǒng)中難以形成疲勞裂紋并通過膜的厚??度傳播。心１５（）］等人通過球磨將少層石墨烯與銅粉進(jìn)行混粉后通過ＳＰＳ燒結(jié)制備??了石墨烯／銅復(fù)合材料。其中以ｌＯＯｒ／ｍｍ、球磨４ｈ后燒結(jié)得到的復(fù)合材料屈服強(qiáng)??度為３７６ＭＰａ，相比純銅增加了?１５０％，復(fù)合材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖１－６所示，??并且得出隨著轉(zhuǎn)速和時(shí)間的增加，石墨烯中產(chǎn)生的缺陷會(huì)降低復(fù)合材料的機(jī)械和??導(dǎo)電性能的結(jié)論。??（ａ）?（ｂ）?５０?ｆ?ｊ?Ｙｉｅｔｄ?Ｓｔｒｅｎｇｔｈ??？?４００???Ｍａｘｗｍｉｍ?Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ?ＳＵｅｗ??ｓ＇ｌ?ｍ?偏＿??０?５?１０?１５?２０?ＦＬＧ／Ｃｕ?Ｆｌ＆Ｃｕ?ＦＬ

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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