石墨烯增強鋁基復合材料組織及性能研究.pdf

1、本文分別以1060工業(yè)純鋁和7075鋁合金為基材，多層氧化石墨烯(Graphene Oxide)為增強相，采用旋轉摩擦擠壓(Rotational Friction Extrusion,RFE)技術制備了石墨烯含量分別為0.25wt％、0.6wt%和1wt%的石墨烯增強鋁基復合材料。在確定了制備的最佳工藝參數(shù)的基礎上，研究了石墨烯含量對復合材料成形和組織的影響規(guī)律，并通過對復合材料進行XRD、SEM和EMPA試驗分析了其物相組成及石墨烯分

2、布的均勻性，同時測定了復合材料的顯微硬度、抗拉強度、延伸率和電導率，對拉伸斷口進行了SEM觀察，最后對石墨烯增強鋁基復合材料的強化機制進行了探討。所得主要結論如下：
　　采用旋轉摩擦擠壓技術可制備出外觀成形良好的石墨烯增強鋁基復合材料。當旋轉速度為555rpm，擠壓速度為0.36mm/s時，制備的石墨烯增強1060Al復合材料棒料宏觀形貌良好，長度可達約140mm；當旋轉速度為315rpm，擠壓速度為0.28mm/s時，制備的石墨

3、烯增強7075Al復合材料棒料的長度達到約150mm且宏觀形貌較好。
　　石墨烯的含量對復合材料的成形有很大影響，并具有細化晶粒的作用且分布較為均勻。當石墨烯含量為0.25wt%時，復合材料成形較好無明顯缺陷，但隨著石墨烯含量的增加，復合材料表面有嚴重缺陷并出現(xiàn)開裂。通過顯微觀察和XRD、SEM和EMPA試驗，發(fā)現(xiàn)復合材料的組織為均勻細小的等軸晶，石墨烯在復合材料中分布較為均勻，且未與Al基體發(fā)生化學反應，未生成Al4C3等脆性界

4、面產物。
　　復合材料的力學和導電性能在石墨烯加入后顯著提高。隨著石墨烯含量的增加，復合材料的顯微硬度、抗拉強度和電導率均隨之提高。1wt%1060Al復合材料的硬度為43.3HV，較純鋁提高了72.5%；1wt%7075Al復合材料的硬度為132.3HV，是經(jīng)過RFE加工的7075Al基材的1.26倍。0.6wt%1060Al復合材料的抗拉強度達到113.4MPa，是純鋁的1.37倍，斷口呈宏觀脆性斷裂；0.6wt%7075Al