石墨烯/Inconel 718复合材料的力学性能和摩擦磨损行为（英文）

采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel718复合材料,并评价其力学性能和摩擦磨损性能。采用XRD、SEM和拉曼光谱技术对复合材料的显微组织进行表征。结果表明,采用选择性激光熔化法制备石墨烯/Inconel 718复合材料是合理可行的,添加石墨烯纳米片对Inconel 718合金不仅产生了显著的强化效果,而且改善了摩擦学性能。1.0%石墨烯/Inconel718复合材料(质量分数)的屈服强度和抗拉强度比未添加石墨烯纳米片的Inconel 718合金分别提高了42%和53%,而其摩擦因数和磨损率分别降低了22.4%和66.8%。石墨烯纳米片增强Inconel718合金的硬度增加以及在磨损表面形成的石墨烯纳米片保护层是导致摩擦因数和磨损率降低的直接原因。     

石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦学性能研究

目的 探究石墨烯/高密度聚乙烯高分子材料在水润滑条件下的摩擦学性能,提高高密度聚乙烯的自润滑和耐磨损性能.方法 采用石墨烯纳米片填充高密度聚乙烯材料,利用RTEC摩擦磨损试验机,开展新型复合材料在水润滑条件下的摩擦学性能研究.通过分析新型复合材料的典型机械性能、摩擦系数、磨损形貌以及摩擦副接触表面的元素成分及分布情况,揭示石墨烯/高密度聚乙烯在水润滑条件下的摩擦磨损机理.结果 新型复合材料的拉伸强度、撕裂强度和肖氏硬度均随着石墨烯纳米片含量的增加而先增高后降低,1.5％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯表现出最高的强度,分别为19.81 MPa、31.34 MPa和92.6HSA.新型复合材料的平均摩擦系数和体积行程磨损率总体随着石墨烯含量的增加而减小,1.5％石墨烯纳米片改性的高密度聚乙烯平均摩擦系数和体积行程磨损率比纯高密度聚乙烯分别降低了53.6％和73.9％.Si3N4陶瓷球与1.5％、0.6％石墨烯纳米片改性高密度聚乙烯进行3600 s对磨试验,其磨损区域的碳元素质量分数分别约为3.5％和0.3％,表明含量较高的石墨烯纳米片有利于在微观界面形成石墨烯润滑层,从而降低摩擦系数.结论 石墨烯纳米片显著影响高密度聚乙烯的自润滑性能和耐磨损性能,适量的石墨烯纳米片促进了高密度聚乙烯磨损界面石墨烯润滑层的形成,降低摩擦系数和磨损量.该研究可为设计低摩擦、耐磨损的水润滑轴承复合材料提供参考.     

铜/石墨烯复合材料的制备及性能研究

为了提高铜和石墨烯之间的界面结合强度,采用化学镀的方法使石墨烯表面均匀包裹纳米铜颗粒,然后利用粉末冶金工艺制备铜/石墨烯块体复合材料。本文研究了石墨烯含量对复合材料硬度和致密度的影响,并通过HSR-2M高速往复摩擦磨损试验机研究了铜/石墨烯块体复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:石墨烯的加入对铜/石墨烯块体复合材料的硬度有显著的提高,但致密度随石墨烯含量的增加而降低,块体复合材料的摩擦系数和磨损率均低于未增强的纯铜。     

碳纳米管和碳化硅对铜混合纳米复合材料显微组织和干滑动磨损行为的影响（英文）

研究了多壁碳纳米管和碳化硅包覆铜增强铜基混合纳米复合材料的显微组织和摩擦性能。碳纳米管含量为1%~4%,碳化硅含量固定在4%。铜杂化纳米复合材料的合成过程包含球磨、冷压、烧结,随后热压。对混合纳米复合材料进行了密度、晶粒尺寸和硬度测试。在不同载荷条件下,在销-钢盘摩擦仪上采用干滑动磨损评估纳米复合材料的摩擦性能。结果表明,与纯铜相比,混合纳米复合材料的晶粒尺寸明显减小,4%碳纳米管增强杂化纳米复合材料的显微硬度提高了80%。混合纳米复合材料中碳纳米管含量的增加导致材料的摩擦因数和磨损率降低。     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料（英文）

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片(GNP)增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛(TiO_2)来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO_2涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO_2包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO_2涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

微纳米颗粒增强TiAl基复合材料组织与室温力学性能

原位自生颗粒增强金属基复合材料是提高金属材料强韧性的有效途径,采用放电等离子烧结技术(SPS),以氧化石墨烯、碳化硅、氮化硼为增强体,原位自生制备TiAl基复合材料,研究第二相对TiAl基复合材料显微组织演变及室温性能的影响。结果表明,增强体的改变直接影响了TiAl基复合材料第二相形貌和分布。添加石墨烯在TiAl合金α₂和γ片层界面处弥散析出微纳米尺度第二相Ti₂AlC;添加碳化硅在基体中分别生成微米级晶界相Ti₅Si₃,微纳米片层间相Ti₂AlC;添加氮化硼未能在TiAl合金α₂和γ片层界面处析出微纳米第二相,而是纳米级TiB₂和Ti₂AlN相析出在晶界处与基体形成连续核壳结构;复合添加石墨烯和氮化硼既能在片层间原位析出Ti₂AlC相,又能在晶界处形成核壳结构。TiAl基复合材料的室温压缩性能和摩擦磨损性能均得到有效提高,复合添加石墨烯和氮化硼可获得优异的室温力学性能。TiAl基复合材料的...     

石墨烯-镍纳米复合材料的制备及性能

采用激光烧结的方法制备了石墨烯增强镍基纳米复合材料,XRD和Raman测试结果表明,激光烧结后石墨烯存在于所制备的复合材料中,且石墨烯的结构和性能没有改变。显微硬度测试结果显示,石墨烯的添加使得石墨烯-镍纳米复合材料的硬度比激光烧结纯镍的硬度提高了约3倍。用电化学极化法研究了激光烧结的石墨烯-镍纳米复合材料和纯镍在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀行为,石墨烯-镍纳米复合材料的腐蚀电位比激光烧结纯镍的腐蚀电位有所降低,且腐蚀电流也略有增大,说明其耐腐蚀性能较激光烧结纯镍有所下降。     

纳米稀土氧化物对7075铝合金硬度和耐磨性的影响

对于超硬铝合金7075,本文通过加入纳米稀土氧化物来提高其硬度.在本次实验中加入纳米稀土氧化物的含量为0.2%,原铝合金7075和改性后的铝合金7075作硬度对比,结果加入纳米稀土氧化物的铝合金7075硬度较原铝合金7075提高22.4%.在干摩擦磨损测试中,加入纳米稀土氧化物的7075铝合金磨痕宽度比原铝合金7075小.     

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%。     

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。     

纳米SiC对高频脉冲电沉积Ni镀层性能的影响

目的研究纳米Si C颗粒对Ni镀层的摩擦性能、显微硬度等的影响。方法采用高频脉冲电沉积技术制备了Ni/纳米Si C复合镀层,通过调整占空比实现了纳米Si C颗粒呈梯度分布。采用拉伸法测量了镀层的结合强度。通过摩擦磨损试验研究了Ni/纳米Si C复合镀层的摩擦系数和耐磨性能。采用纳米压痕测量了梯度镀层截面显微硬度和弹性模量的分布。结果纳米Si C颗粒呈梯度分布的镀层的结合强度超过40 MPa,而非梯度的仅为19 MPa。含质量分数为1.5%纳米Si C颗粒的镀层的摩擦系数约为0.26,而纯镍镀层的约为0.40,且含纳米Si C颗粒的镀层的磨痕宽度小且浅。纳米Si C颗粒呈梯度分布的复合镀层的表层显微硬度为6.0 GPa,弹性模量为250 GPa,而靠近界面处的显微硬度为1.9 GPa,弹性模量为160 GPa。结论纳米Si C颗粒呈梯度分布的镍镀层的结合强度明显高于非梯度镀层的。随纳米Si C颗粒含量的增加,镍镀层的耐磨性能增加,摩擦系数降低,且纳米压痕显微硬度和弹性模量也相应的增加。     

纳米Fe-Al粉电子束改性铝合金的组织和性能

利用电子束扫描技术对铝合金ADC12表面进行纳米合金化处理,探讨电子束扫描技术对铝合金组织和性能的影响;通过添加不同比例的纳米Al-Fe混合粉末,分别用扫描电子显微镜(SEM)、EDAX能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)等设备对合金层的组织、物相构成、硬度以及摩擦磨损性能进行分析测试,确定合金化纳米混合粉的最佳配比.结果表明:电子束纳米Al-Fe合金化可以提高铝合金材料的硬度、增加耐磨性;随着混合粉中纳米Fe粉含量的增加,合金层中合金硬质强化相逐渐增多,合金化层的硬度和耐磨性也逐渐提高,硬度最高可达800 HV,但组织中会出现裂纹且均匀性不好.当混合粉中纳米Fe粉含量为50％时,合金化层的硬度和耐磨性能较好,其耐热硬度,在675 K时硬度可达到300 ～ 400 HV,其磨损量仅为铝合金基材的1/6.     

TC4合金表面纳米晶涂层的摩擦学性能研究

通过双阴极等离子技术在TC4合金表面制备了不同铬含量的纳米晶体涂层,并研究了纳米晶涂层的摩擦磨损性能。结果表明,机械用材料表面纳米晶涂层与基体结合的紧密程度与涂层组织的均匀性和致密性密切相关。纳米涂层的弹性模量以及涂层的硬度随着纳米晶涂层中铬含量的增加而增加,而磨损率和摩擦因数均降低。     

纳米压痕法研究n-Al2O3/Ni复合镀层的微观力学性能

应用纳米压痕法测试钢基体上n-Al2O3/Ni复合电刷镀层的硬度、弹性模量以及抗蠕变等性能,研究了镀层力学性能随镀层厚度的分布规律.结果表明,在整个厚度范围内复合镀层的力学性能一致,无明显的梯度分布.镀层内部存在缺陷的区域硬度和弹性模量降低,特别是枝状晶内部的组织疏松引起较大区域的性能降低,而枝状晶交界处形成的空隙对周围镀层性能没有明显影响.复合镀层的平均硬度和弹性模量分别为6.34GPa和161GPa,硬度为钢基体的2.4倍,复合镀层的压痕蠕变与传统单轴压缩蠕变过程相似,稳态蠕变速率约0.1nm/s.     

低共熔溶剂中电化学剥离制备GO及脉冲电沉积Ni-GO复合镀层性能研究

目的在低共熔溶剂中实现电化学剥离制备氧化石墨烯(GO)及电沉积制备Ni-GO复合镀层,提高Ni镀层的耐腐蚀和摩擦磨损性能。方法以石墨棒为阴极,铂片为阳极,低共熔溶剂为电解液,采用直流电源电化学剥离石墨制备氧化石墨烯纳米片(GO),然后在此电解液中,采用脉冲电沉积的方式制备Ni-GO复合镀层。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子电镜(TEM)、紫外分光光度计(UV)、红外光谱仪(IR)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线衍射仪(XRD),表征GO的结构和组成。采用扫描电子显微镜(SEM)观察镀层的表面形貌,采用X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析镀层的结构特征。采用电化学工作站、纳米压痕仪和摩擦磨损实验机分析镀层的耐腐蚀性能、机械性能和摩擦磨损性能。结果采用电化学剥离法在低共熔溶剂中成功制备了GO,GO呈现大的片层状结构,表面存在褶皱,边缘弯曲,上下表面层含有大量羟基和环氧基。性能检测表明,Ni-GO复合镀层的腐蚀电流密度由纯Ni镀层的6.10×10^-5 A/cm^2降低为5.78×10^-7 A/cm^2,硬度由纯Ni镀层的(8.95±0.43)GPa提高到(13.75±0.75)GPa,弹性模量由纯Ni镀层的(184.55±8.12)GPa提高到(201.38±11.20)GPa,摩擦系数由纯Ni镀层的0.72降低为0.56,磨损率比纯Ni镀层降低了35.16%。结论在低共熔溶剂中实现了电化学剥离石墨制备GO,并用于Ni-GO金属基复合镀层一步制备的电化学途径,为均匀分散的氧化石墨烯的制备和金属基复合镀层的制备提供了新的方法。以此为电解液制备的Ni-GO复合镀层相比于纯Ni镀层,其晶粒细化,耐腐蚀性能增强,机械性能提高,摩擦系数减小,耐磨性能增强。     

压力烧结制备二氧化钛包覆的石墨烯增强铝基复合材料

使用压力烧结方法制备了石墨烯纳米片（GNP）增强的7075铝基纳米复合材料,提出了一种通过在GNP的表面涂覆二氧化钛（TiO₂）来优化界面结合的新工艺,并比对了原石墨烯及具有包覆层石墨烯对铝基纳米复合材料的力学性能和微观结构的影响。结果表明,与添加纯GNP相比,添加具有TiO₂涂层的GNP的纳米复合材料的力学性能提高。相比于基体,TiO₂包覆GNP增强的纳米复合材料的屈服强度、抗拉强度和显微硬度分别增加了38.9%、34.4%和20.1%。性能的进一步改善是由于TiO₂涂层优化了增强相与基体之间的界面结合,从而提高了载荷传递的有效性。     

搅拌摩擦加工制备石墨烯和碳纳米管增强Al6061-SiC复合材料的显微组织演变及表面性能（英文）

对比研究多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯纳米片(GNP)对Al-Si C基复合材料表面性能的影响,用搅拌摩擦法分别制备Al-Si C-CNT和Al-Si C-GNP复合材料。显微组织表征表明,与CNTs相比,GNPs在铝基体中的分散更加均匀。此外,还观察到Si C和GNP颗粒对位错的阻碍以及基体与增强材料之间的无缺陷界面。纳米压痕结果表明,与Al6061合金相比,Al-Si C-GNP和Al-Si C-CNT复合材料的表面纳米硬度分别显著提高约207%和27%,显微硬度分别提高了约36%和17%。摩擦学分析表明,Al-Si C-GNP复合材料的比磨损率降低约56%,而Al-Si C-CNT复合材料的比磨损率提高约122%。Al-Si C-GNP复合材料的高强度是由于在Si C存在下,GNPs会机械剥离成几层石墨烯(FLG)。此外,热失配、晶粒细化和Orowan循环等多种机制对复合材料的增强也有重要作用。而摩擦性能提升的主要原因是其表面挤出的GNP形成摩擦层,拉曼光谱和其他表征方法证实这一结果。     

石墨烯改性环氧树脂涂层的制备及其性能

为增强传统环氧树脂涂料的耐腐蚀性能,将改性石墨烯与涂料复合,制备了不同石墨烯含量的复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪、显微红外光谱仪、热重分析仪、多功能表面测试仪等表征了添加不同含量石墨烯涂层前后的截面形貌、接触角、耐热性能以及摩擦磨损性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线研究涂层浸泡在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾试验测试不同石墨烯含量涂层的耐盐雾腐蚀性能。结果表明:当石墨烯添加量为1%时,涂层各方面性能相对最佳。与未添加改性石墨烯涂层相比,改性石墨烯涂层的接触角增加5°,疏水性能增加;平均摩擦因数从0.28降至0.08,耐磨损性能提高;自腐蚀电流减小,自腐蚀电位正移耐腐蚀性能显著增强;1 800 h盐雾试验中1%石墨烯涂料样板未发生明显腐蚀。     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的制备及研究

采用球磨混粉和半固态电磁搅拌的方法制备了石墨烯纳米片(GNPs)增强铝基复合材料,研究了GNPs在复合材料中的分布和形貌;GNPs增强铝基复合材料的微观形貌及力学性能。结果表明,所制得的复合材料中GNPs分布均匀,呈现片状且与基体结合良好;GNPs可细化铝合金显微组织,当GNPs含量为0.6%时细化效果最好,同时复合材料的抗拉强度、伸长率和硬度(HV)到最高值,分别为180.22MPa、5.5%和91.1,比铝合金基体提高了25.3%、243.8%、30.7%。     

多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金的显微组织和干滑动磨损行为（英文）

通过粉末冶金技术制备多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的Cu-Sn合金纳米复合材料。CNTs的质量分数从0以0.5%的增量逐步增加到2%,研究纳米复合材料的密度、硬度、电导率和摩擦磨损行为。结果表明:纳米复合材料的密度随CNTs含量的增加而降低;添加CNTs能显著提高纳米复合材料的硬度;相对于没有增强的合金,纳米复合材料具有低的摩擦因数和更好的耐磨性。当外加负载为5 N时,与Cu-Sn合金相比,含量为2%的多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金纳米复合材料的摩擦因数和磨损量分别降低了72%和68%。报道了复合材料磨损表面的磨损机理。此外,合金的电导率随CNTs含量的增加而降低。