石墨烯增强ODS铜基复合材料的制备工艺、组织与性能研究
发布时间：2022-01-03 06:41
作为一种新型的二维层状碳材料,石墨烯具有优异的力学性能和物理性能,并在复合材料等多个领域具有广阔的应用前景。目前国内外关于石墨烯增强铜基复合材料的初步研究主要是石墨烯单相增强铜基复合材料,而石墨烯与其它相协同增强铜基复合材料的研究报道很少。ODS铜合金被广泛用作电工材料,但传统内氧化法制备ODS铜合金的工艺复杂,流程长,成本较高。因此,研发短流程、高性能的石墨烯增强ODS铜基复合材料制备技术具有重要的研究意义和应用价值。本文采用湿法球磨和热压烧结工艺,使氧化石墨烯在烧结过程中发生热还原,从而制备出G/ODS铜基复合材料,并对石墨烯增强ODS铜基复合材料的成分、球磨与热压烧结工艺及其对材料组织、性能的影响规律进行了系统研究,为高强高导铜基复合材料的制备与应用提供技术参考。采用不同成分配比制备出G/ODS铜基复合材料,研究材料成分对复合材料显微组织与力学及物理性能的影响。结果表明:G/ODS铜基复合材料的最佳成分为Cu-0.5Al2O3-0.1GO。在复合材料中仅加入0.1 wt.%的氧化石墨烯就能有效减少缺陷和孔隙的数量并细化晶粒,石墨烯的均匀...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯空间变形成各种碳材料[21]
球磨法是最常用的成本低和可控性高的制粉工艺，球磨能使石墨烯和其它增强体基体中均匀分散，同时对石墨烯剥离减薄。球磨工艺主要分为高能球磨和普通机械，高能球磨中搅拌轴线速度和球磨时间是最关键的工艺参数[61]，杨帅[62]对石墨-铜料进行高能球磨，石墨在磨球和纳米铜颗粒的强烈撞击和剪切作用下发生有效剥离球磨 4 h 就能得到层数较少的石墨烯，同时使石墨烯在纳米铜粉中均匀分布。如图 示，高能球磨能实现石墨的剥离减薄以及石墨烯与铜基体的有效复合。然而，由于球磨的撞击能量高，球磨转速过高较容易破坏石墨的结构，从而影响石墨烯与铜基有效结合，故高能球磨工艺在制备石墨烯/铜基复合粉末上应用并不广泛。普通机械虽然工作效率不如高能球磨高，但其工艺参数易于控制且基本不会对石墨烯（或氧墨烯）的结构造成明显破坏，其中球磨转速和球磨时间为最重要的工艺参数[63]。姚[64]在球磨转速为 400 r/min 和球磨时间为 5 h 的条件下制备出 GO/Cu 复合粉末，即了氧化石墨烯的结构完整又使其均匀分散。凌自成[65]在球磨转速为 200 r/min 和球间为 8 h 的条件下制备出 G/Cu 复合粉末，石墨烯厚度更薄且分散更均匀。
华南理工大学硕士学位论文中氧化石墨烯能在铜基体中均匀分散，但该方法仅适用墨烯含量较高时，其强化效果不明显，甚至会使强度降在磁力搅拌后加入均质机机械剥离环节，能更好地抑制MP 法制备的 G/Cu 复合材料的强度均高于相同制备条件材料，石墨烯含量越高，强化效果越明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Facile Synthesis of N-Doped Graphene-Like Carbon Nanoflakes as Efficient and Stable Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction[J]. Daguo Gu,Yao Zhou,Ruguang Ma,Fangfang Wang,Qian Liu,Jiacheng Wang. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[2]碳纳米材料接枝碳纤维的复合材料界面增效研究进展[J]. 李君,矫维成,闫美玲,刘贞祥,王荣国,赫晓东. 玻璃钢/复合材料. 2018(01)
[3]还原氧化石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究[J]. 朱威,常庆明,陈亮,章杰. 武汉科技大学学报. 2018(01)
[4]碳纳米管增强铜基复合材料的拉伸性能[J]. 许玮,李炳宏,贾妍,王西珍. 西安工程大学学报. 2017(04)
[5]微波烧结碳纳米管增强铜基复合材料的显微组织与力学性能[J]. 李澜波,鲍瑞,易健宏,郑佳,刘亮,刘鹏. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(04)
[6]球磨时间对石墨烯/铜复合材料组织和性能的影响[J]. 凌自成,闫翠霞,史庆南,冯中学,曲永冬,李涛,杨应湘. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[7]石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能[J]. 高鑫,岳红彦,郭二军,林轩宇,姚龙辉,王宝. 材料热处理学报. 2016(11)
[8]氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能[J]. 洪起虎,燕绍九,杨程,张晓艳,戴圣龙. 材料工程. 2016(09)
[9]石墨烯增强铜基复合材料的研究进展[J]. 赵亚茹,李勇,李焕. 表面技术. 2016(05)
[10]复合材料法制备高强高导铜材料的研究[J]. 姚辉,王利民,蔡炜,何卫,汤超,陈胜男. 河南科技. 2015(11)
博士论文
[1]石墨烯/铜复合粉体的制备及其复合材料的组织与性能[D]. 崔烨.哈尔滨工业大学 2015
[2]铜基纳米材料的制备及其催化性能研究[D]. 荆俊杰.江苏大学 2014
[3]纳米弥散强化铜合金短流程制备方法及其相关基础问题研究[D]. 郭明星.中南大学 2008
硕士论文
[1]RGO/Cu复合材料的制备与性能研究[D]. 吴廷光.南昌航空大学 2017
[2]镍/石墨烯—铜基粉末冶金摩擦材料的制备及性能研究[D]. 甘贵江.江苏大学 2017
[3]RGO/Cu复合材料致密化工艺及电接触特性研究[D]. 李瑗茹.哈尔滨工业大学 2017
[4]石墨烯增强铜基复合材料的制备和性能研究[D]. 姚龙辉.哈尔滨理工大学 2017
[5]石墨烯/铜基复合材料制备及其力电性能研究[D]. 凌自成.昆明理工大学 2016
[6]纳米碳（钨）铜复合粉末的喷雾干燥法制备及其复合材料研究[D]. 胡柏新.湖南大学 2015
[7]石墨烯热学特性的分子动力学模拟[D]. 唐恺.华中科技大学 2015
[8]还原氧化石墨烯—金属/金属氧化物复合物的制备及其性能研究[D]. 徐洪雷.上海应用技术学院 2015
[9]Cu-Al2O3弥散强化铜合金的组织和高温力学性能研究[D]. 向紫琪.中南大学 2014
[10]RGO/Cu复合材料的PAS烧结制备及其性能研究[D]. 蒋小娟.武汉理工大学 2014
本文编号：3565776
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯空间变形成各种碳材料[21]
球磨法是最常用的成本低和可控性高的制粉工艺，球磨能使石墨烯和其它增强体基体中均匀分散，同时对石墨烯剥离减薄。球磨工艺主要分为高能球磨和普通机械，高能球磨中搅拌轴线速度和球磨时间是最关键的工艺参数[61]，杨帅[62]对石墨-铜料进行高能球磨，石墨在磨球和纳米铜颗粒的强烈撞击和剪切作用下发生有效剥离球磨 4 h 就能得到层数较少的石墨烯，同时使石墨烯在纳米铜粉中均匀分布。如图 示，高能球磨能实现石墨的剥离减薄以及石墨烯与铜基体的有效复合。然而，由于球磨的撞击能量高，球磨转速过高较容易破坏石墨的结构，从而影响石墨烯与铜基有效结合，故高能球磨工艺在制备石墨烯/铜基复合粉末上应用并不广泛。普通机械虽然工作效率不如高能球磨高，但其工艺参数易于控制且基本不会对石墨烯（或氧墨烯）的结构造成明显破坏，其中球磨转速和球磨时间为最重要的工艺参数[63]。姚[64]在球磨转速为 400 r/min 和球磨时间为 5 h 的条件下制备出 GO/Cu 复合粉末，即了氧化石墨烯的结构完整又使其均匀分散。凌自成[65]在球磨转速为 200 r/min 和球间为 8 h 的条件下制备出 G/Cu 复合粉末，石墨烯厚度更薄且分散更均匀。
华南理工大学硕士学位论文中氧化石墨烯能在铜基体中均匀分散，但该方法仅适用墨烯含量较高时，其强化效果不明显，甚至会使强度降在磁力搅拌后加入均质机机械剥离环节，能更好地抑制MP 法制备的 G/Cu 复合材料的强度均高于相同制备条件材料，石墨烯含量越高，强化效果越明显。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Facile Synthesis of N-Doped Graphene-Like Carbon Nanoflakes as Efficient and Stable Electrocatalysts for the Oxygen Reduction Reaction[J]. Daguo Gu,Yao Zhou,Ruguang Ma,Fangfang Wang,Qian Liu,Jiacheng Wang. Nano-Micro Letters. 2018(02)
[2]碳纳米材料接枝碳纤维的复合材料界面增效研究进展[J]. 李君,矫维成,闫美玲,刘贞祥,王荣国,赫晓东. 玻璃钢/复合材料. 2018(01)
[3]还原氧化石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究[J]. 朱威,常庆明,陈亮,章杰. 武汉科技大学学报. 2018(01)
[4]碳纳米管增强铜基复合材料的拉伸性能[J]. 许玮,李炳宏,贾妍,王西珍. 西安工程大学学报. 2017(04)
[5]微波烧结碳纳米管增强铜基复合材料的显微组织与力学性能[J]. 李澜波,鲍瑞,易健宏,郑佳,刘亮,刘鹏. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(04)
[6]球磨时间对石墨烯/铜复合材料组织和性能的影响[J]. 凌自成,闫翠霞,史庆南,冯中学,曲永冬,李涛,杨应湘. 稀有金属材料与工程. 2017(01)
[7]石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能[J]. 高鑫,岳红彦,郭二军,林轩宇,姚龙辉,王宝. 材料热处理学报. 2016(11)
[8]氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能[J]. 洪起虎,燕绍九,杨程,张晓艳,戴圣龙. 材料工程. 2016(09)
[9]石墨烯增强铜基复合材料的研究进展[J]. 赵亚茹,李勇,李焕. 表面技术. 2016(05)
[10]复合材料法制备高强高导铜材料的研究[J]. 姚辉,王利民,蔡炜,何卫,汤超,陈胜男. 河南科技. 2015(11)
博士论文
[1]石墨烯/铜复合粉体的制备及其复合材料的组织与性能[D]. 崔烨.哈尔滨工业大学 2015
[2]铜基纳米材料的制备及其催化性能研究[D]. 荆俊杰.江苏大学 2014
[3]纳米弥散强化铜合金短流程制备方法及其相关基础问题研究[D]. 郭明星.中南大学 2008
硕士论文
[1]RGO/Cu复合材料的制备与性能研究[D]. 吴廷光.南昌航空大学 2017
[2]镍/石墨烯—铜基粉末冶金摩擦材料的制备及性能研究[D]. 甘贵江.江苏大学 2017
[3]RGO/Cu复合材料致密化工艺及电接触特性研究[D]. 李瑗茹.哈尔滨工业大学 2017
[4]石墨烯增强铜基复合材料的制备和性能研究[D]. 姚龙辉.哈尔滨理工大学 2017
[5]石墨烯/铜基复合材料制备及其力电性能研究[D]. 凌自成.昆明理工大学 2016
[6]纳米碳（钨）铜复合粉末的喷雾干燥法制备及其复合材料研究[D]. 胡柏新.湖南大学 2015
[7]石墨烯热学特性的分子动力学模拟[D]. 唐恺.华中科技大学 2015
[8]还原氧化石墨烯—金属/金属氧化物复合物的制备及其性能研究[D]. 徐洪雷.上海应用技术学院 2015
[9]Cu-Al2O3弥散强化铜合金的组织和高温力学性能研究[D]. 向紫琪.中南大学 2014
[10]RGO/Cu复合材料的PAS烧结制备及其性能研究[D]. 蒋小娟.武汉理工大学 2014
本文编号：3565776
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