基于粉末冶金方法制备石墨烯/铜粉复合材料及其性能研究

发布时间：2021-04-19 15:27

　　铜有着非常好的导电导热性和优良的延展性,但是铜在高温下易变形而且易磨损的特点限制了它的应用。材料复合化是增强铜基体强度非常好的方法。增强基体的关键是如何限制铜晶粒内部的位错滑移。霍尔-佩奇关系公式表明晶粒的减小和强度增加的关系,本文采用铜纳米粉做为原材料,用石墨烯做为增强体。石墨烯作为一种二维材料有着非常高的拉伸强度和弹性模量,石墨烯是目前已知强度最高和电阻率最低的材料,其本征强度为130GPa,杨氏模量达到了1TPa,而且其载流子迁移率为15,000cm2V-1S-1,这使得它成为非常理想的增强体。石墨烯的高导电导热性,优异的力学性能让石墨烯成了提高铜基体综合性能潜在的候选增强体,但是目前报道的相关文献大部分用还原氧化石墨烯作为增强体,众所周知,还原氧化石墨烯由于含有大量的官能团,其本身的力学强度和电学性能大大低于原始石墨烯,因此作为增强体得到的复合材料性能大打折扣。另一个面临的问题石墨烯在金属基体中不易分散,由于石墨烯非常容易团聚,如何较好地分散石墨烯成为提升基体性能的关键。基于目前文献报道的相关结果和所面临的问题,本文采用化学气相沉积（CVD）方法在铜粉上直接生长高质量的石墨烯,... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
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第一章 绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 石墨烯的性能及其制备方法
        1.2.1 石墨烯简介
        1.2.2 石墨烯的性质
        1.2.3 石墨烯的制备
        1.2.4 石墨烯应用
    1.3 铜复合材料
        1.3.1 铜及铜合金
        1.3.2 颗粒增强铜基复合材料
        1.3.3 碳材料作为铜增强体的研究进展
    1.4 铜基复合材料的成型烧结工艺
    1.5 本文主要研究内容
    1.6 本论文的主要创新和特色
第二章 材料的制备和测试方法
    2.1 实验药品
    2.2 复合材料制备方法和表征设备
        2.2.1 高速分散机
        2.2.2 CVD石墨烯化学气相沉积系统
        2.2.3 材料制备其他相关设备
    2.3 石墨烯/铜粉复合材料表征方法
        2.3.1 拉曼光谱分析
        2.3.2 X射线衍射分析
        2.3.3 显微组织分析
    2.4 实验性能测试分析方法
        2.4.1 力学性能测试分析
        2.4.2 电学性能测试分析
        2.4.3 耐摩擦性能测试
        2.4.4 线性轮廓扫描分析
    2.5 实验流程
第三章 石墨烯/铜粉复合材料的制备和表征
    3.1 引言
    3.2 石墨烯/铜粉制备方法
    3.3 石墨烯/铜粉复合材料表征
        3.3.1 拉曼光谱分析
        3.3.2 XRD分析
        3.3.3 SEM分析
        3.3.4 TEM表征
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯/铜复合材料块体的制备及其性能分析
    4.1 引言
    4.2 石墨烯/铜复合材料的制备
    4.3 石墨烯/铜复合材料及纯铜SEM表征及硬度和电学性能分析
        4.3.1 断面SEM表征
        4.3.2 硬度性能分析
        4.3.3 电学性能测试
    4.4 石墨烯/铜复合材料耐摩擦性能和耐磨损性能的研究
        4.4.1 磨损表面SEM表征
        4.4.2 摩擦系数和磨损表面轮廓分析
        4.4.3 磨损表面拉曼光谱和EDS能谱分析
    4.5 石墨烯/铜复合材料耐腐蚀性能测试分析
    4.6 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 结论
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文奖励情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]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）[J]. H.M.MALLIKARJUNA,K.T.KASHYAP,P.G.KOPPAD,C.S.RAMESH,R.KESHAVAMURTHY.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(07)
[2]The Prospective Two-Dimensional Graphene Nanosheets: Preparation, Functionalization, and Applications[J]. Zhi Yang,Rungang Gao,Nantao Hu,Jing Chai,Yingwu Cheng,Liying Zhang,Hao Wei,Eric Siu-Wai Kong,Yafei Zhang.  Nano-Micro Letters. 2012(01)
[3]Wear Behavior of Cu Matrix Composites Reinforced with Mixture of Carbon and Carbon Nanotubes[J]. 姜金龙.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2009(02)
[4]金属基/石墨固体自润滑材料的研究进展[J]. 卢铃,朱定一,汪才良.  材料导报. 2007(02)
[5]电火花烧结的发展趋势[J]. 王海兵,刘咏,羊建高,龙郑易.  粉末冶金材料科学与工程. 2005(03)
[6]电火花加工技术的发展趋势与工艺进展[J]. 王振龙,赵万生,李文卓.  制造技术与机床. 2001(07)
[7]锡青铜基自润滑材料的摩擦学特性研究[J]. 王静波,吕晋军,宁莉萍,孟军虎.  摩擦学学报. 2001(02)



本文编号：3147814