石墨烯/铝复合材料界面结构计算与力学性能研究

发布时间：2024-03-01 05:10

　　石墨烯是目前为止测量过的最强的材料,作为增强体有很多的优势。但石墨烯缺陷的存在导致其实际性能与理论性能表现出很大的差距,通过一定手段对石墨烯缺陷进行修复起着至关重要的作用。本课题采用第一性原理方法计算了石墨烯空位和Si原子修复石墨烯空位对石墨烯/Al复合材料界面的影响。采用压力浸渗的方法制备了石墨烯/6061Al复合材料,探究了Si基过程控制剂和C基过程控制剂对石墨烯/Al复合材料显微结构和力学性能的影响。石墨烯空位的引入导致在石墨烯/Al复合材料界面形成C-Al键。随石墨烯空位数量增加,石墨烯/Al界面间距理论值从4.3?依次减小到2.9?;空位附近形成的C-Al键更强;界面粘附功理论值依次增大,界面结合性能越来越好;界面能理论值依次减小,界面变得越来越稳定。随石墨烯空位紧密度增加,石墨烯/Al界面间距理论值从2.9?增加到3.3?;界面处空位附近C原子得电子数和Al原子失电子数先增加后减小,空位附近形成的C-Al键先变强后变弱;界面粘附功理论值依次减小,界面结合性能越来越差;界面能理论值增大,界面变得不稳定。利用Si原子对石墨烯空位进行掺杂后,由于Si原子有向Al基体中的固溶的倾向...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1石墨类结构材料的构建单元[9]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-2-图1-1石墨类结构材料的构建单元[9]。1.2纳米碳-铝基复合材料的制备方法材料制备工艺对增强体在基体中的分散作用、界面调控及晶粒尺寸方面格外重要[15]。铝基复合材料的制造过程主要可以分为两大类：固态复合和液态复合。其中，粉末冶金加工技术采用....

图1-2石墨烯/铝复合材料制备程序[19]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-图1-2石墨烯/铝复合材料制备程序[19]。图1-3含不同质量分数氧化石墨烯GO/Al复合材料拉伸性能与显微硬度图[19]。(a)具有不同氧化石墨烯含量的GO/Al复合材料的应力-应变曲线;(b)具有不同氧化石墨烯含量的GO/Al复合材料的显微....

图1-3含不同质量分数氧化石墨烯GO/Al复合材料拉伸性能与显微硬度图[19]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-3-图1-2石墨烯/铝复合材料制备程序[19]。图1-3含不同质量分数氧化石墨烯GO/Al复合材料拉伸性能与显微硬度图[19]。(a)具有不同氧化石墨烯含量的GO/Al复合材料的应力-应变曲线;(b)具有不同氧化石墨烯含量的GO/Al复合材料的显微....

图1-4碳纳米管在颗粒上的分布图和Al基体与Al-CNT复合材料晶粒尺寸与性能柱状图[20]

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文-4-图1-4碳纳米管在颗粒上的分布图和Al基体与Al-CNT复合材料晶粒尺寸与性能柱状图[20]。(a)碳纳米管在基体颗粒上的典型分布SEM图;(b)Al基体与不同体积分数(2vol.％和4vol.％)Al-CNT复合材料晶粒尺寸与性能图1-5CN....

本文编号：3915470