一步原位还原法制备石墨烯增强铜基复合材料及其性能研究

发布时间：2025-02-05 11:12

　　石墨烯因其优异的本征性能及力学性能,被广泛作为增强体用于铜基复合材料的制备中。然而,石墨烯易团聚、在铜基体难以均匀分散,传统的粉末冶金工艺也较难实现均匀分散;界面结合好坏也基本决定了复合材料性能的优劣,石墨烯与铜界面润湿差,从而使其难以发挥理想的增强效果。为此,本文以能在溶液中稳定分散的GO为前驱体,通过一步原位还原法制备石墨烯负载铜（Cu@RGO）、石墨烯负载钴（Co@RGO）粉体,利用超声分散结合湿磨的方式将其与超细铜粉混合均匀,与直接球磨相比,这种在溶液中搅拌混粉的方式更简便且对石墨烯结构损伤小,最后采用放电等离子（SPS）烧结制备石墨烯负载铜/钴增强铜基复合材料（Cu@RGO/Cu,Co@RGO/Cu）,并对其进行组织形貌观察和性能分析。结果表明:（1）制备的GO呈褶皱薄纱状,其表面含有大量亲水含氧基团及缺陷,为后续负载金属粒子提供形核点;（2）以一步原位还原法成功制备了Cu@RGO,Co@RGO,被还原出的Cu、Co粒子均为纳米尺寸且较均匀的分布在石墨烯片层结构中,可抑制石墨烯在其范德华力下的团聚现象;（3）超声分散结合湿磨的方式可使适量的Cu@RGO,Co@RGO均匀分散在铜...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 论文研究背景与意义
    1.2 铜基复合材料概述
    1.3 碳材料增强铜基复合材料
        1.3.1 石墨增强铜基复合材料
        1.3.2 碳纤维增强铜基复合材料
        1.3.3 碳纳米管增强铜基复合材料
    1.4 石墨烯的发展现状
        1.4.1 石墨烯的发现
        1.4.2 石墨烯的制备方法
        1.4.3 石墨烯及其复合材料的应用
    1.5 石墨烯增强铜基复合材料
        1.5.1 石墨烯增强铜基复合材料的界面结构
        1.5.2 石墨烯增强铜基复合材料的制备方法
    1.6 本文主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验原材料及设备
        2.1.1 实验原材料
        2.1.2 实验仪器及设备
    2.2 实验方案
    2.3 复合材料的制备
        2.3.1 氧化石墨烯的制备
        2.3.2 石墨烯负载铜粉体的制备
        2.3.3 石墨烯负载钴粉体的制备
        2.3.4 石墨烯负载金属粒子增强铜基复合材料的烧结
    2.4 复合材料的微观组织结构表征
    2.5 复合材料的性能分析测试
第3章 Cu@RGO/Cu复合材料的组织结构与性能
    3.1 引言
    3.2 GO的表征与分析
    3.3 Cu@RGO粉体的表征与分析
    3.4 Cu@RGO/Cu复合材料的微观组织分析
        3.4.1 Cu@RGO-Cu粉体形貌
        3.4.2 Cu@RGO/Cu微观组织
    3.5 Cu@RGO/Cu复合材料的性能分析
        3.5.1 相对密度分析
        3.5.2 硬度分析
        3.5.3 导电性分析
    3.6 Cu@RGO/Cu复合材料的摩擦磨损性能分析
        3.6.1 Cu@RGO含量对复合材料摩擦磨损性能的影响
        3.6.2 载荷对Cu@RGO/Cu复合材料摩擦磨损性能的影响
    3.7 本章小结
第4章 Co@RGO/Cu复合材料的组织结构与性能
    4.1 引言
    4.2 Co@RGO粉体的表征及分析
        4.2.1 Co@RGO粉体形貌
        4.2.2 Co@RGO粉体物相结构
    4.3 Co@RGO/Cu复合材料微观组织
    4.4 Co@RGO/Cu复合材料的性能分析
        4.4.1 相对密度分析
        4.4.2 硬度分析
        4.4.3 导电性分析
    4.5 Co@RGO/Cu复合材料的摩擦磨损性能分析
        4.5.1 烧结温度对摩擦系数的影响
        4.5.2 烧结温度对磨损率的影响
        4.5.3 烧结温度对磨损形貌的影响
    4.6 本章小结
第5章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：4029743