石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)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(qiáng)相，采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓(Rotational Friction Extrusion,RFE)技術(shù)制備了石墨烯含量分別為0.25wt％、0.6wt%和1wt%的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。在確定了制備的最佳工藝參數(shù)的基礎(chǔ)上，研究了石墨烯含量對(duì)復(fù)合材料成形和組織的影響規(guī)律，并通過對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行XRD、SEM和EMPA試驗(yàn)分析了其物相組成及石墨烯分

2、布的均勻性，同時(shí)測(cè)定了復(fù)合材料的顯微硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和電導(dǎo)率，對(duì)拉伸斷口進(jìn)行了SEM觀察，最后對(duì)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了探討。所得主要結(jié)論如下：
　　采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓技術(shù)可制備出外觀成形良好的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為555rpm，擠壓速度為0.36mm/s時(shí)，制備的石墨烯增強(qiáng)1060Al復(fù)合材料棒料宏觀形貌良好，長(zhǎng)度可達(dá)約140mm；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度為315rpm，擠壓速度為0.28mm/s時(shí)，制備的石墨

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

4、面產(chǎn)物。
　　復(fù)合材料的力學(xué)和導(dǎo)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(fù)合材料的顯微硬度、抗拉強(qiáng)度和電導(dǎo)率均隨之提高。1wt%1060Al復(fù)合材料的硬度為43.3HV，較純鋁提高了72.5%；1wt%7075Al復(fù)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(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到113.4MPa，是純鋁的1.37倍，斷口呈宏觀脆性斷裂；0.6wt%7075Al