石墨烯铝基复合材料的制备及其性能

首次提出利用石墨烯的结构特点和力学性能,制备高强度、高模量的石墨烯铝基复合材料。改进了氧化还原法制备石墨烯的工艺流程,在98℃还原温度下制备石墨烯。采用氧化石墨烯胶体中加入CuSO4并还原的方法制备石墨烯-Cu,增大了密度,提高了石墨烯与金属熔体间的润湿性。采用机械搅拌法,在660～720℃温度区间加入石墨烯-Cu,初步制备了石墨烯铝基复合材料,其硬度相对于纯铝基体提高了约40%。     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的制备与性能

采用高能球磨、放电等离子烧结以及热挤压工艺制备含量为5.0％(体积分数)的石墨烯增强铝基复合材料.分别采用X射线光电子能谱、透射电镜及拉伸试验研究挤压态复合材料的显微组织与力学性能,发现5.0％(体积分数)的石墨烯分散在铝晶界上,并且未与铝基体发生界面反应.最终,挤压态复合材料的屈服强度和抗拉强度高达462 MPa和4...     

石墨烯增强铝基复合材料制备工艺对比与分析

以石墨烯为增强体,分别采用冷压-真空热压烧结(工艺1)和真空热压烧结-热挤压(工艺2)工艺制备了纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料.对比了两种不同制备工艺对纯铝及石墨烯/纯铝基复合材料力学性能和微观组织的影响.结果表明:采用工艺2制备的复合材料,其抗拉强度比采用工艺1制备的复合材料抗拉强度高11.35％,且采用工艺2制备的复...     

石墨烯增强钛基复合材料制备工艺与性能研究

以多层石墨烯为增强体,通过熔炼锻造(MF)和粉末冶金(PM) 2种工艺分别制备出规格为Φ10 mm的石墨烯增强钛基复合材料棒材。石墨烯在凝固过程中以TiC枝晶形态析出,变形后呈细小颗粒,其中Ti和C原子比约为2∶1。石墨烯和球形钛粉经过机械合金化和变形加工,在基体中反应形成薄片层。MF工艺对应的棒材拉伸强度可达476 MPa,延伸率保持在28%; PM工艺对应的棒材拉伸强度可达487 MPa,延伸率保持在30%。PM工艺可形成尺寸较小的薄片状石墨烯增强体,强化作用提升,同时塑性没有显著下降。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备及其微观组织与性能研究

利用分子级混合法在不同溶液水热温度(40、60、80、100℃)下制备还原氧化石墨烯(RGO)/铜纳米复合材料。通过原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱、X射线衍射仪(XRD)对不同溶液反应温度下制备的复合材料粉末进行微观组织分析,并对烧结后样品进行导电导热及力学性能研究以确定制备RGO/Cu纳米复合材料相对合适的溶液反应温度。结果表明,当溶液反应温度为80℃时,铜镀层能够连续致密覆盖在RGO表面,有效阻止其团聚并获得良好的界面结合。制备出1.0%(体积分数)RGO含量的复合材料的硬度比纯铜提高了90%,抗拉强度比纯铜提升了28.8%,导电导热性能也达到最佳值(热导率350W·m-1·K-1,电导率达89%IACS)。过高的溶液反应温度不利于复合材料获得良好的物理力学性能。     

旋转摩擦挤压制备石墨烯增强铝基复合材料的微观结构与力学性能

本文将石墨填入纯铝1060板材中,试图通过旋转摩擦挤压(RFE)的方法实现石墨的原位剥离而制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨与基体组织的演变、复合材料的界面结构与力学性能。结果表明,石墨在RFE大塑性变形作用下分散于基体的同时,被破碎并原位剥离出大量5~12层的石墨烯,添加石墨使基体晶粒得到明显细化、大角度晶界增加;石墨破碎产生大量的边缘缺陷有利于原子的扩散,结果在石墨烯和基体间易形成扩散界面,比机械结合界面更有利于载荷的传递;添加石墨使材料的力学强度明显提高,特别当石墨添加量0.82wt%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度达到76.4MPa和163.2MPa,较同等条件RFE的基体分别提高了91%和71.4%,取得了较好的增强效果,此时复合材料的延伸率虽比基体有所下降但也达到25.3%,有较好的强塑性配合。     

石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

石墨烯因其独特的二维结构和优异的性能,成为目前铝基复合材料中最具潜力的增强体材料之一。然而石墨烯增强铝基复合材料的制备在工业生产中仍存在许多问题。本文综述了国内外各种制备方法的研究现状,重点介绍了低成本、适用于大规模工业生产的搅拌铸造法,列举了近几年的最新成果,提出了目前存在的问题及改进方法,并展望了铝基复合材料在工业生产中的应用前景。     

钴纳米粒子改性石墨烯复合材料的电磁性能

采用化学镀的方法,先后用氯化亚锡敏化、氯化钯活化,在石墨烯表面沉积钴纳米粒子。XRD、TEM结果显示钴在石墨烯表面的晶体结构和含量因钴前驱体盐和还原剂浓度而异。电磁测试结果表明:钴含量的增加和石墨烯的还原均能提升Co-RGO的电导率;同时,Co-RGO纳米复合材料由于具有磁损耗和大量界面引入的介电损耗,吸波性能优异,Co-RGO*1在1~18 GHz频段内反射率低于-10 d B的频宽约为4 GHz,Co-RGO*2在26.5~40 GHz频段内反射率均小于-23 d B。     

石墨烯基电磁功能材料

二维纳米材料拥有优异的电学、热学和力学性能,在高技术领域展现出巨大的应用潜力。其中,石墨烯具有大的比表面积和高的载流子浓度,是当代科技关注的对象。系统地展示了石墨烯基电磁功能材料的电磁响应机制以及吸波与屏蔽性能。在研究的电磁波频段(2~18 GHz),电磁损耗一般包括电导损耗、多重弛豫、磁共振及磁涡流。详细地介绍了这四种电磁损耗行为的物理形成机制和响应特性,总结了不同石墨烯基电磁功能材料的电磁损耗来源,并提出了设计高性能电磁功能材料的策略。随后,展示了高性能电磁功能材料的应用标准,给出了微波吸收与电磁屏蔽的响应规律,提出了两种改善电磁响应性能的方法。在电磁功能材料性能方面,介绍了石墨烯基电磁功能材料在微波吸收和电磁屏蔽领域最新研究进展。所涉内容涵盖石墨烯单相材料、异质材料及高温介电特性和电磁响应。另外,还系统地分析了石墨烯基电磁功能材料当前发展所面临的关键问题,并展望了未来的研究与发展方向。     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备、力学性能及电导率

以CNTs、电解Cu粉、Cu(CH_3COO)_2·H_2O为原料,采用混酸处理、分子水平法结合行星球磨两步混合工艺制备含0.5%～2%(质量分数)CNTs的Cu基复合粉末,然后通过放电等离子烧结技术制备了Cu-CNTs复合材料,探讨了制备工艺及CNTs含量对Cu-CNTs复合材料的组织、电导率和力学性能的影响规律。结果表明:当CNTs含量小于1.0%时,采用两步混粉工艺制备的Cu-CNTs复合粉体均匀性、分散性良好,经烧结后可获得致密度高、CNTs分布均匀的Cu-CNTs复合材料;当CNTs含量大于1.0%时,复合材料的致密度及CNTs分布均匀性明显降低;随CNTs含量的提高,复合材料的强度先升高后降低,塑性和电导率趋于降低;相对高能球磨、分子水平法等单一混粉工艺而言,两步法制备的Cu-1.0%CNTs复合材料综合性能更优,其电导率为51.7 MS/m(89.1%IACS),维氏硬度为1130 MPa,抗拉强度为279 MPa,断后伸长率为9.8%。     

Ca和Mn添加对铸态及热处理态Al-Mg-Si合金的微观组织、力学性能和导电性能影响

制备了Al-0.59Mg-0.54Si-X (X=0, 0.253Ca, 0.253Mn)合金来探究微量Ca、Mn添加对铸态、固溶态及时效态Al-0.59Mg-0.54Si-X合金的微观组织、力学性能及导电性能的影响。研究发现,Ca和Mn添加都显著细化了α-Al的晶粒尺寸。Ca能够诱导高密度的Mg₂Si和Al₂Ca颗粒在铸态α-Al晶粒中析出,使合金在铸态下具有最优的力学性能。固溶和时效处理会导致颗粒粗化并且偏聚在晶界,使合金的力学性能急剧下降,但其电导率却增加到了52.44%IACS。Mn添加使得晶界上的粗大β-Al₅FeSi杂质相转化成α-Al(FeMn)Si颗粒,并且诱导Mg₂Si和AlMn颗粒在铸态合金中析出。因此经过固溶和时效处理后的Al-0.59Mg-0.54Si-0.253Mn合金表现出最优的力学性能以及可接受的电导率。     

铝合金的力学性能及其电导率

评述了影响铝合金力学性能和电导率的主要因素，说明铝合金的力学性能与其电导率有一定的关联。介绍了电导率在铝合金热处理工艺制定和力学性能检测中的应用，指出借助于电导率的测定，可以初步推测铝合金的某些力学性能和初步优化铝合金的某些热处理工参数，达到测试快速、无损和简便的目的。     

热处理对W-80Cu板材组织和性能的影响

本文研究了真空热处理对W-80Cu板材组织演变和性能的影响。采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察了W-80Cu板材的微观结构和断口形貌,并对其电导率和力学性能进行了研究。结果表明,热处理后试样的电导率和延伸率均高于未热处理试样,而硬度和抗拉强度均低于未热处理的试样。在600℃下热处理1h,W-80Cu板材的电导率和延伸率最大,韧窝深而密,且分布均匀。W-80Cu板材的室温拉伸断裂方式主要是沿晶断裂和韧窝断裂的混合断裂。当热处理温度在800℃左右及以上,断裂韧窝变得深浅不一,大小也不均匀,局部出现断裂台阶和准解理断裂。当时间超过1h时,出现局部韧窝变大和铜的撕裂脊变长,这与铜晶粒的再结晶长大有关。在热处理过程中W-80Cu板材中的钨相没有明显变化,但试样中钨颗粒周围大量位错及材料中的晶界大大减少。纳米钨颗粒与铜基体之间存在良好的界面关系,这有利于材料强度的提高。     

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响。结果表明,120℃×6h+165℃(×6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(>600MPa),同时具有较高的电导率(>38%IACS)。120℃单级时效后,析出相尺寸为1￣5nm,分布均匀,主要为GP区和'η相。双级时效后,沉淀相主要为'η相和η相。双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率。     

时效制度对7150铝合金组织和性能的影响

通过室温力学性能和电导率测试以及显微组织的透射电镜分析,研究了时效制度对7150铝合金组织、性能和电导率的影响.结果表明,120℃×6 h+165℃×(6～12)h的二级时效使合金保持高的屈服强度(＞600MPa),同时具有较高的电导率(＞38%IACS).120℃单级时效后,析出相尺寸为1～5nm,分布均匀,主要为GP区和η′相.双级时效后,沉淀相主要为η′相和η相.双级时效制度保证合金具有较高强度的同时,提高了合金的电导率.     

Effects of retrogression and reaging heat treatment on the microstructure,exfoliation corrosion,electrical conductivity,and mechanical properties of AA7050

The effects of different retrogression times and temperatures on the microstructure, electrical conductivity, exfoliation corrosion (EXCO), and hardness of the 7050 aluminium alloy were compared with the T6 and T7451 condition. The EXCO solution was prepared in accordance with ASTM G34‐01 standard and the samples were kept in the solution for 48 hr. Corrosion depths were examined by using scanning electron microscope (SEM) in the cross‐sections microstructure of the samples. The effect of EXCO on the material was investigated using stereo optical microscope images. In microstructure investigations, SEM and energy dispersive X‐ray (EDX) analyses were used to determine the distribution and chemistry of the precipitates at the grain boundaries. The results show that retrogression and reaging (RRA) times and temperatures have significant effects on AA7050 EXCO. Especially after 200°C/30 min RRA process, it has been found that 7050 aluminium alloy has higher mechanical strength than T6 level and high corrosion resistance from T7451 level. According to the results of this study, it has been shown that there is a direct connection between electrical conductivity and EXCO.     

Mechanical and electrical properties of carbon nanotube reinforced epoxide resin composites

Carbon nanotubes （CNTs）/epoxide resin composites were prepared, the mechanical and electrical properties of the composites were investigated. The effects of concentration and dispersion state of CNTs on the tensile strength, tensile modulus and electrical resistance of the composites were studied. The results indicate that the CNTs can be dispersed well in the epoxide resin matrix by ultrasonic method, and the mechanical and electrical properties of epoxide resin matrix can be improved significantly. The tensile tests show that the tensile strength and tensile modulus are higher than those of epoxide resin if the content of CNTs is less than 1.75% （mass fraction）. When the content of CNTs is 0.75%, the conditional best results are obtained, the tensile strength of the composite is the highest, increased by 18.3% and the tensile modulus is increased by 20.5% compared with the matrix. With the increase of CNTs, the electrical resistance of the composites decreases greatly, while the conductivity of the composite increases. The percolation threshold values of electrical characteristic transformation for this composite material were determined for the first time.     

多壁碳纳米管对氧化铝陶瓷电学和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术(Spark Plasma Sintering,简称SPS)制备得到了不同配比的氧化铝/多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,简称MWNTs)复合材料,研究了其直流电导率和力学性能.结果表明,当MWNTs含量为5%(体积分数)时,复合材料的电导率比单纯Al2O3提高了近12个数量级,而断裂韧性也提高了大约39%,从3.2 MPa提高到4.44 MPa.因此,通过掺杂少量MWNTs的方法可同时提高氧化铝陶瓷的电学和力学性能而基本不改变其其他性能.     

多壁碳纳米管对氧化铝陶瓷电学和力学性能的影响

利用放电等离子烧结技术（Spark Plasma Sintering，简称SPS）制备得到了不同配比的氧化铝／多壁碳纳米管（Multi—Walled Carbon Nanotubes，简称MWNTs）复合材料，研究了其直流电导率和力学性能。结果表明，当MWNTs含量为5％（体积分数）时，复合材料的电导率比单纯Al2O3提高了近12个数量级，而断裂韧性也提高了大约39％，从3．2MPa提高到4．44MPa。因此，通过掺杂少量MWNTs的方法可同时提高氧化铝陶瓷的电学和力学性能而基本不改变其其他性能。