等离子烧结制备防雷接地用石墨烯增强铝材料的组织与性能
发布时间:2020-12-14 20:30
采用超声分散工艺与机械搅拌方法使石墨烯在铝粉中形成均匀混合状态,以放电等离子烧结(SPS)方法获得石墨烯铝材料。采用试验测试手段对其微观组织、力学和物理性能进行分析。结果表明:铝基体中形成了均匀分布状态的石墨烯片,石墨烯铝材料中形成了较多孔隙结构。随着石墨烯量的增加,孔隙结构表现明显。加入石墨烯后,促进了材料力学性能和物理性能的提升。随着石墨烯量增大到1.5vol%,材料抗拉强度增大至212 MPa,相对密度增大至95%,硬度增大至53 HV。试样断口处有大量撕裂脊和凹坑,随石墨烯量增加,撕裂脊和凹坑变得更加的明显。加入少量石墨烯便能够实现试样导电率和热导率的显著提升。当石墨烯达到1.5vol%时,试样的导电率和热导率出现峰值。
【文章来源】:热加工工艺. 2020年14期 北大核心
【文章页数】:4 页
【部分图文】:
铝粉和石墨烯的SEM像
图2给出了不同石墨烯添加量下试样的SEM像。可以看到,黑色区域由石墨烯构成,白色区域属于扩散区;石墨烯在试样基体内依然呈现二维片状的形态,未在制备期间发生破坏。同时可以看到,铝基体中形成了均匀分布状态的石墨烯片,没有发生团聚的情况。因为实际烧结温度很低,无法形成致密的组织结构,这使得石墨烯铝材料中形成了较多孔隙结构。随着石墨烯添加量的增加,孔隙结构表现更明显。图3为石墨烯铝材料的TEM像。由图3中可看到石墨烯铝材料内形成的石墨烯形态与石墨烯-铝界面进行TEM表征得到的图像。其中,图3(a)显示,石墨烯是以一种半透明的形态存在,对铝基体形成了包裹作用。由于石墨烯呈现弥散分布状态,因此能够和复合材料形成非常大的接触面,显著提升界面作用效果。分析图3(b)可知,石墨烯基本都分布在界面区域,对复合材料变形过程起到了明显抑制作用,使复合材料获得更高的力学强度。在图3(b)的深色部位含有较多的Al,属于铝在扩散过程中形成的结合区,同时还可以看到部分Fe元素,此时金属铝达到了良好相容性,进一步提高了铝基体中石墨烯的分散能力。
图3为石墨烯铝材料的TEM像。由图3中可看到石墨烯铝材料内形成的石墨烯形态与石墨烯-铝界面进行TEM表征得到的图像。其中,图3(a)显示,石墨烯是以一种半透明的形态存在,对铝基体形成了包裹作用。由于石墨烯呈现弥散分布状态,因此能够和复合材料形成非常大的接触面,显著提升界面作用效果。分析图3(b)可知,石墨烯基本都分布在界面区域,对复合材料变形过程起到了明显抑制作用,使复合材料获得更高的力学强度。在图3(b)的深色部位含有较多的Al,属于铝在扩散过程中形成的结合区,同时还可以看到部分Fe元素,此时金属铝达到了良好相容性,进一步提高了铝基体中石墨烯的分散能力。2.2 力学和物理性能分析
【参考文献】:
期刊论文
[1]石墨烯增强铝基复合材料的锻造工艺研究[J]. 王鹏,王军军. 热加工工艺. 2019(09)
[2]球磨法制备石墨烯包覆铝复合粉体及其特性研究[J]. 高一波,程少磊,姬秀芳,孙凤儿,刘和平,刘斌. 热加工工艺. 2019(06)
[3]石墨烯增强ZL205A铝合金机械凸轮轴的铸造工艺研究[J]. 王家珂. 热加工工艺. 2018(21)
[4]石墨烯/氧化铝复合材料制备方法的对比研究[J]. 李刚,李兵,刘剑,苏颖,周宇,杨屹,杨刚. 热加工工艺. 2018(16)
[5]微纳石墨烯片增强铝合金的力学性能及其机理[J]. 邹高鹏,贺显聪,孙滨洲,朱建斌,白苏南,许永祥,张慧,杨少锋. 中国有色金属学报. 2017(11)
[6]高含量SiC_p/A356复合材料衍生材料的组织与性能[J]. 潘利科,韩建民,张颖骁,杨智勇,李志强,李卫京. 中国有色金属学报. 2016(10)
[7]石墨烯增强铝基复合材料制备及力学性能研究[J]. 齐天娇,俞泽民,许志鹏,段雪峰,杨笛,李旺. 哈尔滨理工大学学报. 2015(03)
[8]石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能[J]. 李多生,吴文政,QIN Qing-hua,周贤良,左敦稳,鲁世强,郜友彬. 中国有色金属学报. 2015(06)
本文编号:2916981
【文章来源】:热加工工艺. 2020年14期 北大核心
【文章页数】:4 页
【部分图文】:
铝粉和石墨烯的SEM像
图2给出了不同石墨烯添加量下试样的SEM像。可以看到,黑色区域由石墨烯构成,白色区域属于扩散区;石墨烯在试样基体内依然呈现二维片状的形态,未在制备期间发生破坏。同时可以看到,铝基体中形成了均匀分布状态的石墨烯片,没有发生团聚的情况。因为实际烧结温度很低,无法形成致密的组织结构,这使得石墨烯铝材料中形成了较多孔隙结构。随着石墨烯添加量的增加,孔隙结构表现更明显。图3为石墨烯铝材料的TEM像。由图3中可看到石墨烯铝材料内形成的石墨烯形态与石墨烯-铝界面进行TEM表征得到的图像。其中,图3(a)显示,石墨烯是以一种半透明的形态存在,对铝基体形成了包裹作用。由于石墨烯呈现弥散分布状态,因此能够和复合材料形成非常大的接触面,显著提升界面作用效果。分析图3(b)可知,石墨烯基本都分布在界面区域,对复合材料变形过程起到了明显抑制作用,使复合材料获得更高的力学强度。在图3(b)的深色部位含有较多的Al,属于铝在扩散过程中形成的结合区,同时还可以看到部分Fe元素,此时金属铝达到了良好相容性,进一步提高了铝基体中石墨烯的分散能力。
图3为石墨烯铝材料的TEM像。由图3中可看到石墨烯铝材料内形成的石墨烯形态与石墨烯-铝界面进行TEM表征得到的图像。其中,图3(a)显示,石墨烯是以一种半透明的形态存在,对铝基体形成了包裹作用。由于石墨烯呈现弥散分布状态,因此能够和复合材料形成非常大的接触面,显著提升界面作用效果。分析图3(b)可知,石墨烯基本都分布在界面区域,对复合材料变形过程起到了明显抑制作用,使复合材料获得更高的力学强度。在图3(b)的深色部位含有较多的Al,属于铝在扩散过程中形成的结合区,同时还可以看到部分Fe元素,此时金属铝达到了良好相容性,进一步提高了铝基体中石墨烯的分散能力。2.2 力学和物理性能分析
【参考文献】:
期刊论文
[1]石墨烯增强铝基复合材料的锻造工艺研究[J]. 王鹏,王军军. 热加工工艺. 2019(09)
[2]球磨法制备石墨烯包覆铝复合粉体及其特性研究[J]. 高一波,程少磊,姬秀芳,孙凤儿,刘和平,刘斌. 热加工工艺. 2019(06)
[3]石墨烯增强ZL205A铝合金机械凸轮轴的铸造工艺研究[J]. 王家珂. 热加工工艺. 2018(21)
[4]石墨烯/氧化铝复合材料制备方法的对比研究[J]. 李刚,李兵,刘剑,苏颖,周宇,杨屹,杨刚. 热加工工艺. 2018(16)
[5]微纳石墨烯片增强铝合金的力学性能及其机理[J]. 邹高鹏,贺显聪,孙滨洲,朱建斌,白苏南,许永祥,张慧,杨少锋. 中国有色金属学报. 2017(11)
[6]高含量SiC_p/A356复合材料衍生材料的组织与性能[J]. 潘利科,韩建民,张颖骁,杨智勇,李志强,李卫京. 中国有色金属学报. 2016(10)
[7]石墨烯增强铝基复合材料制备及力学性能研究[J]. 齐天娇,俞泽民,许志鹏,段雪峰,杨笛,李旺. 哈尔滨理工大学学报. 2015(03)
[8]石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能[J]. 李多生,吴文政,QIN Qing-hua,周贤良,左敦稳,鲁世强,郜友彬. 中国有色金属学报. 2015(06)
本文编号:2916981
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