石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5% IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

不同碳质相增强银基复合材料的电接触行为

采用粉末冶金工艺制备碳质相质量分数为3%的不同碳质相(石墨、碳纳米管和石墨烯)增强银基复合材料,并对其微观组织和物理性能进行表征。对复合材料触头进行直流阻性负载条件下的电弧侵蚀试验,研究了不同碳质相对复合材料电弧特征、材料转移和质量净损耗的影响。结果表明,银-碳纳米管复合材料具有最佳的致密度、硬度和抗拉强度;而银-石墨烯复合材料具有最好的导电率。复合材料触头的材料转移方式均为阴极向阳极转移。同等电接触参数条件下,银-石墨烯复合材料具有最佳电接触性能,其燃弧时间最短、燃弧能量最低、材料转移量和质量净损耗最少。     

Ag-GNPs 新型电接触材料的制备及其电接触行为

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

Ag-GNPs新型电接触材料的制备及其电接触行为（英文）

为阐明Ag-GNPs新型电接触材料的电弧侵蚀行为,采用粉末冶金技术制备了石墨烯纳米片质量分数为0.5%~2.0%的Ag-GNPs新型电接触材料,研究了Ag-GNPs材料的微观结构、密度、电导率,分析了材料电弧侵蚀后的质量损耗、表面形貌,探讨了材料的电弧侵蚀机制。实验结果表明,高含量的GNPs降低Ag-GNPs材料的密度和导电率,但可显著增加其力学性能。GNPs的密度与含量对熔池表面元素再分布有重要影响。高含量的GNPs更容易团聚和降低Ag-GNPs材料的电接触性能,特别是当Ag-GNPs材料中GNPs含量超过1.5%。GNPs含量为1.5%的Ag-GNPs电接触材料具有最佳的抗电弧侵蚀性能,DC 25/15A条件下电弧侵蚀后其质量损耗最低、侵蚀坑最浅。     

银/石墨烯纳米复合材料的制备与特性研究(英文)

采用氧化还原法制备不同银含量的银/石墨烯纳米复合材料(银质量分数分别为0%,30%,46%,56%,63%)。并通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱(Raman)分析银含量对银/石墨烯纳米复合材料形态和显微结构的影响。结果表明,氧化石墨和银离子被成功地还原成银/石墨烯纳米复合材料,所得石墨烯由3~4单层碳原子层堆砌缠绕而成,同时银纳米颗粒沉积在石墨烯的表面。银纳米颗粒的介入有效地阻碍了石墨烯的团聚,增大了石墨烯的比表面积。银纳米颗粒的尺寸与银含量相关,当银含量较低时,银纳米颗粒在石墨烯表面具有很好的分散性且粒度基本分布在25~50 nm之间,而当银含量超过46%时将会导致银纳米颗粒的团聚。另外,银纳米颗粒增强了石墨烯的拉曼效应。     

银-石墨烯复合材料的滑动摩擦磨损性能

采用球磨混粉、冷等静压和真空烧结的工艺流程制备了含0.5%~2.0%石墨烯的银-石墨烯复合材料,并对复合材料进行销盘式摩擦磨损试验以研究其大气环境滑动摩擦磨损性能。研究结果表明,因石墨烯易团聚,石墨烯含量限于1.5%时能够有效改善复合材料的性能。与未增强的银相比,由于在接触表面形成自润滑碳质膜,银-石墨烯复合材料表现出较低的摩擦系数、较少的磨损量和较低的接触表面温度。随石墨烯含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损量均下降。复合材料的主要磨损机制为粘着磨损和磨料磨损。     

石墨烯/Al复合材料的显微组织和物理性能研究

铝基复合材料具有重量轻、高耐蚀性、热膨胀系数低、导电导热性能优异和加工性能优良等优点而成为当前轻金属基复合材料研究的主流,其中,石墨烯/Al复合材料是目前研究的热点方向。为了研究石墨烯含量对石墨烯/Al复合材料物理性能的影响,本文采用了冷压烧结法制备了石墨烯质量分数为0%(纯铝)、0.3%、0.6%和0.9%的石墨烯/Al复合材料,采用光学显微镜、扫描电子显微镜及其自带的能谱仪分析石墨烯/Al复合材料的微观形貌及化学成分,采用高精度固体密度仪、显微硬度计、高温DSC分析仪和激光导热系数测量仪测试分析石墨烯/Al复合材料的密度、硬度、比热容、热扩散系数和导热系数,对比分析了不同石墨烯含量对石墨烯/Al复合材料性能的影响机制。结果表明,石墨烯/Al复合材料中石墨烯均匀的分布在铝基体中,石墨烯的添加能够使基体产生明显的晶粒细化,当石墨烯含量超过0.6%时,在复合材料中出现石墨烯的团聚现象。随着石墨烯含量的增加,复合材料的密度和致密度逐渐减小,硬度值呈现先增大后减小的趋势,比热容逐渐降低,热扩散系数先增大后略微减小,导热系数缓慢上升。     

TiB_2含量对弥散强化TiB_2/Cu复合材料抗电蚀性能的影响

用粉末冶金法制备了TiB2/Cu复合材料,研究了TiB2含量对TiB2/Cu复合材料硬度、导电性能及抗电蚀性能的影响。结果表明,在试验范围内,随TiB2含量的增加,硬度先升高后降低,电导率逐渐降低,燃弧能量逐渐降低,熔焊力先降低后升高。TiB2体积分数为5%时,电弧侵蚀面积最小,材料抗电蚀性最好。     

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。     

基于搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料

为减少增强相团聚现象,利用搅拌摩擦加工方法,分别将多层石墨烯和无电镀铜石墨烯添加进6061-T651铝合金,制备铝基复合材料。通过光学显微镜、拉曼光谱仪、XRD衍射仪和硬度计,分析复合材料中增强相的分布质量、复合材料成分及硬度。结果表明:与多层石墨烯相比,无电镀铜石墨烯更容易在搅拌区中分散均匀,但出现石墨化现象;多层石墨烯和无电镀铜石墨烯均未与铝母材结合生成金属间化合物;无电镀铜石墨烯添加到铝合金中,可有效提高其硬度,硬度最大可达搅拌摩擦母材的85%,硬度波动最大仅为13 HV。     

Cu/TiBN电接触材料的导电性及抗电弧侵蚀机理

采用渗硼烧结法合成了一种新型TiBN粉体材料,它兼有陶瓷性和金属性,电阻率为2.6×10-3Ω·cm。以TiBN和TiN为增强相,采用粉末冶金法制备了Cu/TiBN和Cu/TiN电接触材料,系统的研究了不同含量TiBN和TiN的电接触材料的微观结构和物理性能。结果表明,与TiN相比,TiBN增强相能明显改善Cu基电接触材料的导电性能、抗氧化性能、硬度和抗电弧侵蚀性能。当含量为5wt.%时,Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力最好,重量损失仅为1.5mg。电弧侵蚀时,在Cu/TiBN表面生成TixOy、B2O3和N2等产物,这些产物能明显改善Cu/TiBN电接触材料的抗电弧侵蚀能力。新开发的Cu/TiBN电接触材料具有优异的物理性能和抗电弧侵蚀性能,在电接触行业中拥有广阔的应用前景。     

Synthesis and Characterization of Ag/Graphene Nano- composite

采用氧化还原法制备不同银含量的银/石墨烯纳米复合材料 (银质量分数分别为0%, 30%, 46%, 56%, 63%)。并通过X射线衍射(XRD)、光电子能谱仪(XPS)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)和拉曼光谱(Raman)分析银含量对银/石墨烯纳米复合材料形态和显微结构的影响。结果表明,氧化石墨和银离子被成功地还原成银/石墨烯纳米复合材料,所得石墨烯由3~4单层碳原子层堆砌缠绕而成,同时银纳米颗粒沉积在石墨烯的表面。银纳米颗粒的介入有效地阻碍了石墨烯的团聚,增大了石墨烯的比表面积。银纳米颗粒的尺寸与银含量相关,当银含量较低时,银纳米颗粒在石墨烯表面具有很好的分散性且粒度基本分布在25~50 nm之间,而当银含量超过46%时将会导致银纳米颗粒的团聚。另外, 银纳米颗粒增强了石墨烯的拉曼效应。     

粉末冶金法制备镀铜石墨烯/铝复合材料的组织与性能研究

采用真空热压烧结法制备了分别添加体积分数为5%和10%镀铜石墨烯的铝基复合材料。通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、布氏硬度计、导热系数测试仪和四探针电阻率测试仪,检测了复合材料的组织、硬度、导热和导电性能。试验结果表明:采用简化的化学镀铜方法在石墨烯表面成功化学镀铜,镀铜后增重2倍左右,镀铜后仍然存在石墨烯团聚现象。利用镀铜石墨烯制备铝基复合材料,避免了石墨烯与铝发生界面反应生成Al4C3。复合材料主要由铝相组成,加体积分数为5%的石墨烯时生成少量Cu Al2,在加体积分数为10%的石墨烯时,铝晶粒细化。随着镀铜石墨烯加入量增加,复合材料致密度下降,导电性能有一定改善,导热性能显著提高,硬度显著增大,添加体积分数为5%和10%石墨烯时其硬度较纯铝的分别提高了12%和75%。     

烧结温度对石墨烯增强铜基复合材料组织和性能的影响

通过在铜和钛的混合粉末中引入石墨烯增强相,使用超声分散和球磨法对粉末进行均匀分散、混合,采用放电等离子烧结(SPS)的方法制备石墨烯增强铜基复合材料,研究了烧结温度对复合材料组织和性能的影响规律。结果表明:随着烧结温度的升高,复合材料组织中晶粒尺寸总体上不断增大,孔隙等缺陷则相应有所减少;复合材料密度值和硬度值随着烧结温度的升高呈上升趋势,而导电率逐渐下降。在750℃的烧结温度下,复合材料导电率最高,达到56. 8%IACS;在900℃的烧结温度下,复合材料密度为8. 54 g/cm~3,达到纯铜(8. 51 g/cm~3)水平,而布氏硬度值达到66. 4 HBW,较纯铜(46. 6 HBW)提高了42. 5%。     

放电等离子烧结制备TiB_2/Cu复合材料的组织和性能

采用放电等离子烧结法(SPS法)制备了不同TiB_2体积分数的TiB_2/Cu复合材料,测试其密度、硬度和导电率,观察其微观组织;利用JF04C型电接触材料性能测试系统探究TiB_2含量和电流对复合材料耐电弧烧蚀性能的影响。结果表明:加入TiB_2增强相后,复合材料中Cu晶粒得到细化;当TiB_2体积分数增至5%时,相比纯Cu,TiB_2/Cu复合材料硬度增加了28%、导电率降低了16%;在电接触试验中,随着TiB_2体积分数增加,触头材料总质量损耗减少;当电流为10 A时,5%TiB_2/Cu触头材料无明显材料转移,当电流大于15 A时,材料明显从阳极向阴极转移,且随电流增大转移量随之增加。     

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%。     

石墨烯对搅拌摩擦加工铝基复合材料性能的影响

采用结合粉末工艺的两步法搅拌摩擦加工制备石墨烯增强铝基复合材料,研究了石墨烯添加量对复合材料力学性能和导电性能的影响。结果表明,石墨烯的添加对铝基复合材料性能有明显的影响,随石墨烯添加量增加,复合材料的硬度逐渐提高、塑性持续下降,而抗拉强度和电导率均呈先增后减的趋势。石墨烯体积分数为3.7%时,复合材料的抗拉强度最高,达到146.5 MPa,与同等加工条件下的纯铝相比,提高了78.7%,而石墨烯体积分数为1.3%时,复合材料的电导率最高,达到30.62 MS/m,较同等加工条件下的纯铝基体提高了53.4%。     

微纳石墨烯片增强铝合金的力学性能及其机理

采用电化学加超声剥离制取微纳石墨烯片,通过粉末冶金制备石墨烯增强铝合金。使用纳米压痕和摩擦磨损试验机对样品的纳米硬度、弹性模量、室温蠕变以及摩擦性能进行研究。结果表明:铝合金的纳米硬度和弹性模量随着微纳石墨烯片含量的增加呈线性提高;当微纳石墨烯片含量为0.20%(质量分数)时,石墨烯增强铝合金的纳米硬度和弹性模量比纯铝合金的分别提高66%和52%,室温平均蠕变度在保载阶段为纯铝合金的54.56%,在稳定阶段平均蠕变速率仅为纯铝合金的1/10,摩擦因数随微纳石墨烯片含量的增加而逐渐降低。微纳石墨烯片的加入使得晶粒细化、产生高位错密度和晶格畸变,提高了石墨烯铝合金复合材料的纳米硬度以及弹性模量,微纳石墨烯片对部分可动位错钉扎提高了铝合金抗蠕变性能,微纳石墨烯片存在自润滑性提高了铝合金摩擦性能。     

MgO/Cu基复合材料耐电弧侵蚀行为研究

采用放电等离子烧结法(SPS)制备了纳米级MgO陶瓷颗粒增强铜基复合材料(MgO/Cu复合材料),重点研究了MgO颗粒含量对其耐电弧侵蚀性能的影响,阐述了MgO颗粒在电接触过程中的耐电弧侵蚀机理。结果表明,随着MgO颗粒体积分数增加,MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能逐渐提高,当MgO颗粒体积分数为5%时,MgO/Cu复合材料的总体质量损耗和燃弧能量均达到最低值。研究分析表明,高熔点的MgO颗粒有助于改善MgO/Cu复合材料的力学性能和耐电弧侵蚀性能。电弧侵蚀过程中,高熔点MgO颗粒的存在提高了液相铜基体的熔池粘度,减少了电弧喷溅,从而提高了MgO/Cu复合材料的耐电弧侵蚀性能。     

石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能

采用乙醇溶液分散和球磨两步法将石墨烯和铝粉混合,然后采用冷压和真空热压烧结相结合工艺制备了石墨烯/Al复合材料。利用扫描电镜、X射线衍射、电子万能实验机和显微维氏硬度计等分析了复合粉体混合前后形貌,研究了石墨烯添加量对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明:采用乙醇溶液分散和球磨两步法,石墨烯均匀分散在铝颗粒基体中,得到混合均匀的复合粉体。冷压-真空热压烧结制备的复合材料组织致密,界面结合良好,石墨烯呈片状均匀地分布在铝基体中。随着石墨烯含量的增加(0.5%~2%,体积分数),复合材料强度和硬度均逐渐升高;当石墨烯的含量为1%时,复合材料的综合力学性能较好,强度和硬度分别达到199 MPa和82.95 HV,相对纯铝基体的分别增加了99%和113%。