石墨烯增強鎂基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、石墨烯具有優(yōu)越的物理性能和機械性能，近年來被廣泛以增強體形式應(yīng)用到聚合物基、陶瓷基和金屬基復(fù)合材料中。然而，少有文獻記載人們對石墨烯增強鎂基復(fù)合材料的研究，因此設(shè)計進行了石墨烯增強鎂基復(fù)合材料的相關(guān)實驗研究。
　　首先，通過改進的Hummers法制備了單層或少層石墨烯，采用化學(xué)鍍銅法制備了鍍銅石墨烯。然后，采用球磨混料+冷壓+熱壓燒結(jié)工藝制備了石墨烯增強鎂基復(fù)合材料，利用金相顯微鏡、X射線衍射儀和掃描電鏡等檢測手段對材料的組織和成

2、分進行表征和分析，并用維氏硬度計對它的硬度進行測試。最后，通過CASTEP第一性原理計算軟件對石墨烯-金屬復(fù)合界面進行計算，研究了不同界面的性能和結(jié)合強度。
　　燒結(jié)溫度達到595℃時，制得的復(fù)合材料表面能夠保持清潔無裂紋，復(fù)合材料內(nèi)部結(jié)合緊密，不容易發(fā)生潰散。1wt.％石墨烯能夠?qū)︽V晶粒形成很好的包覆，在制得的復(fù)合材料內(nèi)部晶界處石墨烯呈連續(xù)網(wǎng)狀分布，而石墨烯的添加量超過1wt.%時，過量的石墨烯容易在復(fù)合材料內(nèi)部產(chǎn)生團聚，從而對

3、復(fù)合材料的組織等因素產(chǎn)生不利影響。該石墨烯含量下的復(fù)合材料硬度能夠達到50HV，比鑄態(tài)和冷加工狀態(tài)下的純鎂分別提高了66.7%和38.9%。當(dāng)混料時間達到12h時，復(fù)合材料的組織均勻性即可達到最大，持續(xù)增加混料時間，對組織均勻性改善的意義不明顯。通過軋制及熱處理，復(fù)合材料的組織能夠得到細(xì)化，而且隨著熱處理時間延長至3h，復(fù)合材料的組織均勻性得到改善。
　　界面處石墨烯與銅基體存在強烈的相互作用，界面結(jié)合能達到4.79J2m-2，屬