石墨烯增强铝基复合材料的微观结构及力学性能研究

采用无水乙醇中超声波震荡和高能球磨实现石墨烯与铝粉的均匀混合,然后采用冷压和真空烧结制备了石墨烯增强铝基复合材料。研究了该复合材料的微观结构及力学性能研究。结果表明:所制备的复合材料基体致密,石墨烯结构完整,以片状物形式均匀的分布在基体内,石墨烯与铝基体界面结合良好。当石墨烯含量为0.6%(wt%)时,复合材料抗弯强度最好,达到114 MPa,比纯铝增加了24%;当石墨烯含量为0.4%时,复合材料的硬度最好,达44 HV,比纯铝增加了22%     

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TC4复合材料的微观组织及力学性能

采用球磨法将石墨烯与TC4预合金粉末混合,通过放电等离子烧结工艺在1 200℃制备了石墨烯/TC4复合材料。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪等研究了复合粉末混合前后的形貌和物相结构;采用显微硬度计、Gleeble-3800D热模拟试验机等分析了复合材料的显微硬度和压缩性能。结果表明:通过干法球磨和放电等离子烧结工艺制备的复合材料组织致密,石墨烯与TC4原位生成的TiC在晶界处析出,提高了复合材料的力学性能。复合材料的室温压缩强度和屈服强度,相对于基体分别提高了17.03%和12.5%;硬度和延伸率分别提高了18.2%和60%。石墨烯的加入使得TC4基体晶粒细化,同时与基体反应生成了TiC颗粒,对基体产生了强化效果。     

石墨烯增强铜基复合材料的制备与性能

为了改善石墨烯在铜基体中的分散性和界面结合性,采用溶液混合法、球磨法使石墨烯包覆铜粉颗粒,采用真空热压烧结法制备石墨烯/铜基(GR/Cu)复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)观察复合粉体形貌,测试材料的致密度、硬度、导电性及摩擦磨损性能,并根据摩擦表面形貌分析磨损机制。结果表明:石墨烯能够均匀分散在铜基体中,随着石墨烯含量的增加,复合材料的硬度呈先增加后减小的趋势。当石墨烯质量分数为0.3wt%时复合材料综合性能较好,显微硬度为80 HV,比纯铜提高了12.7%,磨损量比纯铜减少了33%。     

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...     

纳米Al2O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散-搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究。结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加入显著提高基体合金的力学性能。与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58%、59%和16%。     

CNTs含量对CNTs/Al5083复合材料力学性能的影响

利用高能球磨和冷压烧结工艺制备出碳纳米管（CNTs）增强Al5083复合材料,并对球磨过程中CNTs的演变及成型后复合材料的力学性能和形貌进行研究。结果表明,在球磨过程中,通过机械力的作用下带动钢球将CNTs切断,长径比变小,并均匀地分散在Al基体中;在CNTs含量为2wt%下,复合材料抗拉强度和屈服强度分别达到294和239 MPa,硬度达到95 HV5,复合材料的力学性能最好。通过观察复合材料的断口,随着碳纳米管含量的增加,复合材料的断口形貌从韧性断裂向脆性断裂转变。     

真空热压烧结VC／Cu基复合材料的研究

研究了用热压烧结和冷压烧结工艺制备的VC颗粒增强Cu基复合材料.综合分析了两种工艺制备的材料的微观组织与力学、物理性能及其VC含量对其组织和性能的影响.结果表明,采用真空热压烧结工艺制得的VC/Cu基复合材料,硬度和电导率相比于冷压烧结工艺所得材料有明显提高,相对密度可达94.0%;两种方法制备的VC/Cu复合材料的硬度随颗粒含量的增加而增加,但当颗粒含量达到一定程度时,VC颗粒会发生偏聚,将割裂基体与基体之间的结合,导致材料的硬度下降;而且材料的电导率随颗粒含量的增加而减小.     

粉末区熔法制备石墨烯/AlSi12复合材料的组织和性能

采用超声分散、高速搅拌混粉和感应区域熔炼法成功制备出不同质量分数(0.2%～0.9%)的石墨烯/AlSi12铝基复合材料。采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、能谱、X射线衍射、电子万能试验机和显微硬度计等研究了石墨烯/AlSi12铝基复合材料的显微组织及力学性能。结果表明:感应区域熔炼法制备出的复合材料组织细小致密,石墨烯完整均匀分布在铝合金基体中,界面结合良好。随着石墨烯含量的增加,复合材料的力学性能和维氏硬度均得到升高,当石墨烯含量为0.7%时,复合材料力学性能最好,压缩强度和维氏硬度分别为316.0 MPa和73.8 HV0.2,压缩强度相对于AlSi12合金基体,分别提高了59.6%和38.0%。     

机械合金化及真空烧结法制备TiC/Ti材料

采用机械合金化真空烧结法制备TiC/Ti复合材料,利用激光粒度分析仪、SEM和XRD研究了球磨时间及烧结工艺对TiC/Ti复合材料断裂形貌、微观组织及力学性能的影响。结果表明,将球磨10 h的复合粉末冷压成形,真空烧结到1580℃,保温3 h,可获得综合性能较好的TiC/Ti复合材料,烧结样品的致密度、抗弯强度、硬度分别为91.68%、32.79 MPa和72.3 HRA。     

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%。     

热压温度对石墨烯铜基复合材料组织及性能的影响

采用粘结混粉、真空热压烧结的方法制备石墨烯铜基复合材料,研究了不同热压温度对石墨烯铜基复合材料物相与组织形貌、致密度、导电性、导热性及力学性能的影响。结果表明:石墨烯在铜基体中实现了均匀分散,且两者界面结合紧密。随着热压温度的升高,复合材料的致密度、导电性、导热性及力学性能均先升高后降低。当热压温度为900℃时,制备的复合材料致密化高,孔隙率低,综合性能最优异,复合材料的致密度、导电率、导热率、显微硬度、屈服强度、抗拉强度分别为98.2%、93.2%IACS、411.0 W·m-1·K-1、85.3 HV、128.8 MPa、253.8 MPa。     

放电等离子烧结石墨烯铝材料的组织与性能

针对石墨烯与铝的界面润湿性差、不易均匀分散等问题,利用超声和机械搅拌方法分散粉体,并采用放电等离子烧结工艺制备成型石墨烯铝材料。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、电子万能试验机、导电率测量仪、激光导热仪等设备对石墨烯铝材料的微观组织力学性能和物理性能进行研究,重点探讨镀镍石墨烯的加入对纯铝的力学性能和物理性能的影响。结果表明:采用超声分散和机械搅拌相结合的方法可使镀镍石墨烯均匀分散在纯铝中;随着镀镍石墨烯的含量从0%增加到0.87%(质量分数),石墨烯铝材料的抗拉强度、硬度、导电率和热导率均显著提升;当镀镍石墨烯含量为0.87%时,石墨烯铝材料的抗拉强度达到194MPa,硬度52HB,相对于纯铝放电等离子烧结试样分别提高了168%和23%;石墨烯铝材料的导电率达到48.5%IACS,热导率为193.4W/(K·m)。石墨烯表面镀镍处理有利于石墨烯与铝二者的界面结合,提升其强度和硬度,但界面处过多的镍会降低石墨烯铝材料的导电率。     

纳米A12O3/2024铝基复合材料的显微组织及力学性能

利用球磨预分散一搅拌铸造法制备纳米Al2O3/2024复合材料,并对所制备的铝基复合材料进行了显微组织及力学性能的研究.结果表明,经球磨预分散后,纳米颗粒团聚现象明显消除,纳米Al2O3呈单颗粒分散于Al粉表面;复合粉体添加法有效避免了超细增强颗粒和基体润湿性差和分散性较差的问题,实现纳米Al2O3颗粒均匀弥散分布于基体合金中;纳米Al2O3颗粒的加人显著提高基体合金的力学性能.与传统搅拌铸造相比,所制备的Al2O3/2024复合材料的抗拉强度、屈服强度和显微硬度分别提高了58％、59％和16％.     

电爆法制备石墨烯气溶胶用于石墨烯包覆铝复合粉体

提出了一种通过电爆法制备石墨烯气溶胶并将其用于石墨烯包覆铝复合粉体的新方法,在不破坏石墨烯本征特性的前提下,解决了石墨烯在金属复合粉体中分散不均匀、界面结合弱的问题。利用电爆法制备了一定浓度的石墨烯气溶胶,得到的石墨烯有2种结构：片状和凝胶状。石墨烯层数为5~8层,石墨烯气溶胶均匀分散在腔内。另外,在气流的作用下,通过搅拌将石墨烯气溶胶与球形铝粉颗粒混合,制备了石墨烯含量不同的石墨烯包覆铝复合粉体。当石墨烯气溶胶含量为1.5%（质量分数）时,石墨烯均匀分散在复合材料中,石墨烯片粘附包裹在金属颗粒上。最后,分析了石墨烯气溶胶原位混合形成石墨烯金属复合粉体的机理。     

不同含量石墨烯/7075铝基复合材料的组织与性能

通过改进的Hummer法制备氧化石墨烯胶体,并结合低温球磨混粉与真空热压烧结方法,成功制备出GNSs质量分数分别为0.75%和1%的7075铝基复合材料。利用扫描电镜(SEM)、显微维氏硬度计和室温拉伸试验机等手段,对GNSs/7075铝基复合材料的显微组织、力学性能及断口形貌进行了分析。结果表明,GNSs含量为0.75%时与含量为1%的复合材料相比,GNSs纳米片与铝基体包覆完整,未出现层片状GNSs团聚现象。GNSs含量为0.75%和1%的复合材料硬度(HV)从90(未添加GNSs的铝合金)分别增加到125和140;复合材料的抗拉强度和伸长率均先增后降,抗拉强度最高达到250.71MPa,伸长率最高达到6.18%。由于加入GNSs量较少,3种复合材料密度变化不大。     

碳纳米管铜基复合材料的制备

利用CVD法制备多壁碳纳米管，并对其进行亲水化表面处理。在存在表面活性剂的情况下，利用共沉积法制备碳纳米管一超细铜粉复合粉体。复合粉体经还原后，采用冷压烧结、六面顶热压、真空热压烧结和真空热压后热轧4种不同工艺成型。利用SEM和XRD比较了这几种工艺成型的复合材料结构和被氧化的情况。结果表明，采用真空热压后热轧工艺制备的碳纳米管铜基复合材料的致密度较高且能有效地防止被氧化。     

基于机械搅拌和烧结工艺制备的GNPs/Al复合材料特性研究

采用机械搅拌和烧结工艺制备了GNPs/Al复合材料,实现了无损伤GNPs的完全铺展及在铝基体中均匀弥散分布。研究了GNPs对复合材料粉末冷压-烧结致密化行为的作用机制,阐明了GNPs对复合材料强度和塑性的作用机理,探讨了烧结时间对GNPs/Al复合材料力学性能的影响规律。结果表明,GNPs含量低于0.5%,烧结态GNPs/Al复合材料相对密度达到98%以上。烧结态Al-0.5wt.%GNPs屈服强度达到204MPa,相对于纯铝提高了18.6%。以Al-0.5wt.%GNPs为例,烧结6h后,复合材料硬度为61.5HV,屈服强度为173MPa,压缩应变40%时未发生明显破坏。     

不同制备方法对SiC_p/Fe金属陶瓷性能的影响

采用非均相沉淀法制得Cu包裹SiC_p复合粉体,利用干混、球磨的方法获得混合均匀的Fe-SiC_p(Cu)粉体.分别采用常压气氛烧结和电导直热真空热压烧结两种方式制备出SiCp/Fe金属陶瓷.利用XRD、SEM等手段对包裹粉体和烧结样品的组成及形貌等进行了表征,分别采用阿基米德原理及显微硬度仪测量了烧结样品的密度和显微硬度.结果表明,SiC_p表面包裹一层Cu有利于改善SiC_p和Fe的分散性和化学相容性.热压条件下样品的结构均匀,致密度和显微硬度均高于常压下制品.热压950 ℃保压4 min的样品密度和维氏硬度分别为7.12 g/cm~3和4200 MPa.     

粉末触变成形制备石墨烯增强ZK61镁基复合材料及性能

针对石墨烯在镁基合金中分散不均匀的问题,采用静电吸引法将Hummers法制备的氧化石墨烯与酸洗后的ZK61镁合金粉末均匀混合,通过粉末触变成形技术制备氧化石墨烯增强ZK61镁基复合材料。研究了制备工艺参数对氧化石墨烯在基体中的分散效果以及对复合材料力学性能的影响。结果表明,0.1%氧化石墨烯在840W功率下超声处理40min后,与经1%的乙酸酸洗后的镁合金粉末均匀混合,成形后氧化石墨烯在基体中分散均匀,复合材料抗拉强度比基体提高42.97%,伸长率提高6.76%,硬度变化不大。