等通道挤压对石墨烯/铝复合材料组织和力学性能的影响

发布时间：2023-03-12 19:25

　　本文通过高能球磨混粉和热挤压制备了纯铝及1vol.%、3vol.%和5vol.%石墨烯/铝复合材料,并利用等通道挤压过程中产生的巨大剪切力剥离石墨烯片层,改善石墨烯在基体中的分散性,最后对1vol.%石墨烯/铝复合材料进行界面强化。通过对球磨工艺的探索,获得了铝粉和复合粉体最佳球磨参数,分别为250rpm×300min和250rpm×180min,制备了石墨烯在铝片表面分散均匀并结合紧密的复合粉体。冷等静压和热挤压后,材料致密度大幅度提升,随着石墨烯含量增加,材料致密度逐渐降低,最高和最低分别为99.2%和98.1%。从石墨烯/铝复合材料抛光组织可知,随着石墨烯体积分数的增加,石墨烯团聚逐渐严重,材料抗拉强度、屈服强度和弹性模量先升高后降低,当石墨烯体积分数为3vol.%时,力学性能最好,分别达到了175.9MPa、95.4MPa和75.3GPa,相比挤压态纯铝分别提高了48.4%、78.8%和11.9%,延伸率逐渐降低,最高和最低分别为15.5%和5.2%。通过对3vol.%石墨烯/铝复合材料在不同温度下进行等通道挤压8道次后的抛光表面组织和力学性能研究,探索出最佳等通道挤压温度为3...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 金属基复合材料的研究现状
        1.2.1 金属基复合材料的制备方法
        1.2.2 复合材料增强体
    1.3 石墨烯的研究现状
        1.3.1 石墨烯的结构
        1.3.2 石墨烯的性质
        1.3.3 石墨烯的应用研究
    1.4 石墨烯/金属基复合材料
        1.4.1 石墨烯/金属基复合材料制备流程
        1.4.2 石墨烯/金属基复合材料的研究现状
        1.4.3 石墨烯/铝基复合材料研究进展
        1.4.4 石墨烯/铝复合材料研究现状分析
    1.5 大塑性变形对碳纳米管和石墨烯金属中分散性的影响
        1.5.1 高压扭转变形技术
        1.5.2 搅拌摩擦加工技术
        1.5.3 等通道挤压技术
        1.5.4 其它大塑性变形技术
    1.6 主要研究目的和内容
第2章 试验材料及表征方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体合金
        2.1.2 石墨烯
    2.2 试验方法
        2.2.1 复合材料的制备
        2.2.2 材料组织观察
        2.2.3 材料性能测试
第3章 石墨烯/铝复合材料制备与组织
    3.1 引言
    3.2 球磨工艺对铝粉变形行为的研究
    3.3 石墨烯临界含量计算
    3.4 球磨工艺对石墨烯分散行为的研究
    3.5 复合粉体拉曼光谱测试
    3.6 热挤压态材料组织和力学性能
        3.6.1 热挤压态材料组织
        3.6.2 力学性能
        3.6.3 断口及裂纹扩展分析
    3.7 本章小结
第4章 等通道挤压对石墨烯/铝复合材料组织和力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 等通道挤压工艺研究
        4.2.1 等通道挤压温度对石墨烯分散性的影响
        4.2.2 等通道挤压道次对石墨烯分散性的影响
    4.3 等通道挤压对基体和复合材料组织和力学性能的影响
        4.3.1 纯铝
        4.3.2 1vol.%石墨烯/铝复合材料
        4.3.3 3vol.%石墨烯/铝复合材料
        4.3.4 5vol.%石墨烯/铝复合材料
    4.4 石墨烯/铝复合材料界面强化
        4.4.1 热处理工艺探索
        4.4.2 界面强化
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3761809