隨著軌道交通技術裝備的快速發(fā)展,列車IGBT等電力電子器件功率密度不斷提高,熱疲勞對器件的影響越來越顯著,這對電子封裝和電子散熱材料提出了更高的性能要求。本文以石墨烯(G)增強銅基復合材料為研究對象,采用基體合金化和放電等離子燒結相結合的方法制備了還原氧化石墨烯/銅鈦(RGO/CuTi)復合材料。該復合材料具有較高的熱導率,低熱膨脹系數,高屈服抗拉強度。通過測試表征重點研究了該復合材料的界面結構和界面產物。并采用基于密度泛函理論的第一性原理計算軟件對復合界面進行模擬仿真,在原子電子尺度研究了復合界面的結合機制。主要研究結果如下:(1)球磨處理CuTi混合粉末,使得CuTi混合粉末具有較高的比表面積,有利于RGO在混合粉體中均勻分散。燒結時采用了相對較低的SPS溫度(700℃)和較短的保溫時間(5 min),在復合界面處原位形成了Ti₈C₅相。Ti₈C₅相是由G中的非晶態(tài)碳納米層/納米顆粒中的活性碳源與CuTi基體中的Ti反應,并成核生長形成的。Ti₈C₅相...

【文章頁數】：63 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1（a）純鎂的斷裂面SEM圖像；（b）Ma-1Al-0.30GNPs復合材料斷裂面SEM圖像；（c）維氏硬度；（d）純鎂及復合材料的應力-應變曲線[15]

蘭州交通大學碩士學位論文-3-量為0.5%的石墨烯/鋁復合材料的維氏硬度和抗拉強度與鋁基體相比分別提高了18%和33%。1.2.2石墨烯增強鎂基復合材料鎂（Mg）的密度為1.74g/cm3，是鋁密度的三分之二。鎂是堿金屬中最輕的結構金屬。純鎂的強度小，但是鎂合金是良好的輕型結構材....

圖1.2（a）Mg斷口SEM圖；（b）0.25wt.%GNPs-Mg斷口SEM圖；（c）0.25wt.%GNPs-Mg復合材料拉伸斷裂后位錯結構的TEM圖片g=(0002)；（d）為（b）圖局部高分辨率SEM圖，斷面中GNPs由虛線標明；（e）0.25wt.%GNPs-Mg復合材料拉伸斷裂后位錯結構的TEM圖片g=(1010)；（f）Mg和復合材料的拉伸曲線[16]

高速列車IGBT用石墨烯/銅復合材料的制備與理論模擬研究-4-構強度，有助于溶解復合基體中的Mg17Al12金相。在高溫下該復合材料的斷裂強度顯著提升，隨著溫度的升高，復合材料的斷裂模式由脆性斷裂轉變?yōu)轫g性斷裂。同時Pan[15]等還采用添加了鋁粉的鎂粉與石墨烯納米片（GNPs）....

圖1.3（a）0.5wt%MLG/Ti復合材料中Ti相中的位錯TEM圖像；（b）0.5wt%MLG/Ti復合材料中MLG-Ti界面HRTEM圖像；（c）和（d）為1.5wt%MLG/Ti復合材料中MLG-Ti界面SEM圖像[18]

高速列車IGBT用石墨烯/銅復合材料的制備與理論模擬研究-6-從圖1.3（d）可以看出，由于石墨烯層間相對較弱的范德華結合導致石墨烯層間容易發(fā)生分裂或相對滑動，最終導致MLG發(fā)生層間分裂。Mu[21]等采用球磨、放電等離子燒結和熱軋的工藝制備了石墨烯增強鈦基復合材料。通過化學鍍鎳....

圖1.4（a）典型植物葉片結構圖；（b）LCGH示意圖；（c）Cu/LCGHs復合材料的應力-應變曲線；（d）葉片狀CNT-GNR混合物的HRTEM圖像；（e）Cu/LCGHs復合材料的HRTEM圖像[22]

蘭州交通大學碩士學位論文-7-取的銅制造武器、式具和其他器皿。銅的使用對早期人類文明的進步影響深遠。銅具有優(yōu)良的機械性能和物理特性，被廣泛地應用在電子電氣工業(yè)、輕工業(yè)和交通運輸業(yè)中。隨著工業(yè)化的發(fā)展，對銅基材料提出了更高的要求，既要擁有優(yōu)良的導電/導熱性能，又要具有較高的強度。為....

本文編號：3924044