SPS工艺对石墨烯增强铝基复合材料拉伸性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术在不同烧结温度及烧结时间下制备了石墨烯纳米片增强铝基复合材料(GNFs/Al),并对其微观组织及拉伸性能进行分析。结果表明,较低温度(500℃)烧结时,GNFs/Al复合材料界面结合力较弱,其拉伸性能差;较高温度(560及590℃)烧结可增强界面结合力,此时快速烧结能抑制界面反应的发生,有利于获得拉伸性能良好的GNFs/Al复合材料。560℃快速烧结制备的GNFs/Al依靠铝基体晶粒的细化及应力转移,其抗拉强度比纯铝提高了31%。     

TC6钛合金绝热剪切带不同发展阶段的精细结构

采用分离式Hopkinson Bar技术对TC6钛合金进行动态剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究Tc6钛合金绝热剪切带不同发展阶段的精细结构及其形成机制.结果表明:在高应变率下,材料绝热剪切带的形成是一个由萌生、扩展、完全发展组成的过程,Tc6钛合金绝热剪切带在不同发展阶段的精细结构有很大的不同,从萌生到完全发展,塑性变形剧烈程度逐渐增大,位错在TC6钛合金绝热剪切带的形成中起到非常重要的作用.     

TC6钛合金不同组织绝热剪切带的形成机理

采用分离式Hopkinson Bar技术对TC6钛合金等轴组织及网篮组织试样进行了动态剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究了TC6钛合金2种组织绝热剪切带的形成机理.结果表明:由于组织状态不同,其绝热剪切带的形成机理也不同;等轴组织绝热剪切带的形成是位错增殖、运动及塞积的结果,而网篮组织绝热剪切带的形成则是动态再结晶的结果.     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的动态力学行为

采用压制-烧结-热挤压工艺制备石墨烯纳米片(GNFs)增强铝基(Al)复合材料,并对其进行压缩性能测试。结果表明:GNFs/Al复合材料是应变率敏感材料,当应变率从10^-3s^-1提高至3×10~3s^-1时,复合材料的强度明显提高;而当应变率继续提高至5×10~3s^-1时,由于材料内部发生热软化,复合材料的强度反而表现出少许下降。动态压缩后复合材料中铝基体发生动态再结晶,且应变率越高,动态再结晶越显著;增强相GNFs则发生扭曲变形后仍保持完整结构且与基体间保持原子间结合。因此,GNFs/Al复合材料具有良好的动态压缩塑性。     

SPS工艺对GNFs/Al复合材料界面特征及力学性能的影响

利用放电等离子烧结(SPS)技术在不同温度及保温时间条件下制备了石墨烯/铝基复合材料,并对其微观组织及拉伸力学性能进行分析。结果表明,通过改变SPS工艺可调控石墨烯/铝的界面特征,进而影响复合材料的力学性能。500℃烧结时,石墨烯/铝界面反应虽被抑制,但界面结合力较弱,复合材料强度低;烧结温度提高到560℃时,界面结合力明显增强,且通过短时快速烧结可有效控制界面反应的发生,使复合材料力学性能明显提高。此外,石墨烯纳米片还可抑制铝基体晶粒随烧结温度升高而长大。     

石墨烯添加量对铜基复合材料性能的影响

采用一步化学还原法结合放电等离子烧结工艺制备石墨烯增强铜基复合材料,利用XRD、SEM、拉曼光谱、拉伸试验机、纳米压痕仪、涡流电导率仪等研究石墨烯含量对复合材料微观组织、力学性能和导电性能的影响。结果表明:石墨烯在复合材料基体中均匀分布,石墨烯的添加能显著增强铜基体的力学性能。与纯铜相比,添加0.025%(质量分数)的氧化石墨烯,可使其屈服强度提高219.8%,抗拉强度提高35.9%,弹性模量提高6.9%,此外,其导电率仍有93.1%IACS。随着石墨烯含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度及弹性模量均有所下降,这是因为高石墨烯含量复合粉体中部分石墨烯纳米片未能被铜颗粒包覆,其与铜基体界面结合强度低,石墨烯的剪切应力转移强化效果降低。     

组织及应变率对TC6钛合金绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson Bar技术对不同热处理工艺的TC6钛合金进行了动态剪切试验,研究了不同组织状态及不同应变率下的绝热剪切敏感性,并进行了金相观察及分析.结果表明:不同组织对TC6钛合金的绝热剪切敏感性有很大的影响,片状组织的绝热剪切敏感性最小,而球状组织的绝热剪切敏感性最高;随着组织中á相的增加,材料的绝热剪切敏感性增加;随着同一类型中晶粒尺寸的减小,材料的绝热剪切敏感性降低;随应变率的提高,TC6钛合金的绝热剪切敏感性也随之增加.