采用結(jié)合粉末工藝的兩步法攪拌摩擦加工制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,研究了石墨烯添加量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和導(dǎo)電性能的影響。結(jié)果表明,石墨烯的添加對(duì)鋁基復(fù)合材料性能有明顯的影響,隨石墨烯添加量增加,復(fù)合材料的硬度逐漸提高、塑性持續(xù)下降,而抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率均呈先增后減的趨勢(shì)。石墨烯體積分?jǐn)?shù)為3.7%時(shí),復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度最高,達(dá)到146.5 MPa,與同等加工條件下的純鋁相比,提高了78.7%,而石墨烯體積分?jǐn)?shù)為1.3%時(shí),復(fù)合材料的電導(dǎo)率最高,達(dá)到30.62 MS/m,較同等加工條件下的純鋁基體提高了53.4%。 

【文章來(lái)源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(01)北大核心

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【部分圖文】：

攪拌摩擦加工復(fù)合材料截取試樣示意圖

圖2為不同石墨烯添加量對(duì)攪拌摩擦加工鋁基復(fù)合材料顯微硬度的影響�？梢钥吹�，隨著石墨烯添加量的增加，復(fù)合材料的硬度呈增大的趨勢(shì)，當(dāng)石墨烯體積分?jǐn)?shù)為5.2%時(shí)，復(fù)合材料的平均顯微硬度（HV）達(dá)到47.95，相比未添加石墨烯同等加工狀態(tài)的鋁基體提高了51.8%。硬度表征了材料抵抗永久變形的特征，這表明石墨烯的添加提高了復(fù)合材料抵抗變形的能力，石墨烯在復(fù)合材料中能有效地分散和承載外力。圖3為不同石墨烯添加量對(duì)攪拌摩擦加工鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。可以看出，隨著石墨烯添加量的增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度呈先顯著提高后下降，而伸長(zhǎng)率持續(xù)下降。當(dāng)石墨烯添加量為3.7%時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到146.5MPa，比未添加石墨烯同等加工狀態(tài)的鋁基體提高了78.7%；但石墨烯添加量進(jìn)一步增加到5.2%時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度有所下降，為134.4MPa，伸長(zhǎng)率顯著下降。

圖3為不同石墨烯添加量對(duì)攪拌摩擦加工鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響�？梢钥闯�，隨著石墨烯添加量的增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度呈先顯著提高后下降，而伸長(zhǎng)率持續(xù)下降。當(dāng)石墨烯添加量為3.7%時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到146.5MPa，比未添加石墨烯同等加工狀態(tài)的鋁基體提高了78.7%；但石墨烯添加量進(jìn)一步增加到5.2%時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度有所下降，為134.4MPa，伸長(zhǎng)率顯著下降。圖4為石墨烯添加量對(duì)復(fù)合材料中石墨烯分散程度的影響。可以看到，石墨烯添加量為1.3%時(shí)，無(wú)明顯的石墨烯團(tuán)聚，石墨烯能比較均勻地分散于鋁基體中；而石墨烯添加量進(jìn)一步增加，均勻性逐漸變差，局部微區(qū)團(tuán)聚現(xiàn)象加重，直至添加量為5.2%時(shí)在攪拌摩擦邊界區(qū)出現(xiàn)較大的黑色物質(zhì)聚集，由于過(guò)多的石墨烯脫離攪拌針直接作用區(qū)及基體含量的相對(duì)減少，攪拌摩擦加工導(dǎo)致的金屬形變能力較弱，石墨烯更難分散，易出現(xiàn)較大的石墨烯團(tuán)聚體（見(jiàn)圖4d）。


本文編號(hào)：3065525