石墨烯纳米片/5083Al复合材料显微组织和静动态力学性能研究
发布时间：2021-11-05 01:08
石墨烯具有优异的二维性能,弹性模量可以达到1TPa,尤其是面内应力传播速度很高（c22.2 km/s）,作为增强体加入后,可以迅速分散复合材料在高应变速率下产生的应力集中,在抗弹领域是一类有应用潜力的增强体。为此本文采用压力浸渗法制备了0.6wt.%GNPs/5083Al复合材料,采用挤压+轧制的工艺成型。通过X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、透射电镜和原子力显微镜等手段,分析GNPs及其复合材料的显微组织,并利用电子万能试验机和霍普金森压杆测试了复合材料静态和动态载荷下的力学性能,揭示静、动态载荷作用下材料的损伤机理。采用热挤压+热轧的热成型方法,Al基体的晶粒尺寸由5.48μm下降至1.97μm,GNPs的厚度由300-400nm下降至约100nm,TEM中观察到层数最低在10层以内,并且GNPs沿轧制方向呈现明显的定向排列。铸态GNPs/5083Al复合材料的结合界面有两种类型:Al/GNPs直接结合型界面和Al-MgO-GNPs反应型界面;热变形GNPs/5083Al复合材料的结合界面有三种类型:Al/GNPs直接结合型界面、Al-MgO-GNPs反应型界面...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-C界面的非润湿示意图和现象[21]
图 1-2 1.0 wt.%GNP/5083Al 复合材料明场像 TEM 图[38](b)低倍放大观察大片的 GNP；(c)高倍放大观察到 GNP 碎片嵌在复合材压烧结合金 XRD 峰中 Al2Mg3和 Al6Mn 相与传统 5083Al 合金一/Al 复合材料 XRD 谱图中 31.2°、55°和 72.5°位置出现了 Al4C3压烧结和热挤压过程中产生的。变形对石墨烯铝复合材料性能的影响ng Jingyue[39]等采用片状粉末冶金法的工艺，首次制备了石墨烯增强铝基复合材料。结果表明：GNSs 均匀分布于 Al 基体，且片层；GNSs 添加量仅为 0.3wt.%时，GNS/Al 复合材料的拉伸强度a，相比于未增强的 Al 基体，强度提高了 62%。 Zan[40]等采用粉末组装工艺制备具有仿生纳米片层结构的 rGO/A未增强的 Al 基体相比，这些复合材料刚度和拉伸强度明显提升似或者更高；强化机制为石墨烯承受 Al 基体的载荷转移，纳米片产生了硬化效应。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文果表明：随着 xGnP 含量增加，压缩强度增加。Zhou Weiwei[43]等通过氧化石墨烯 GO/Al 混合粉末的放电等离子烧结(SPS)制备少层石墨烯 (FLG) 夹在非晶 Al2O3层中间的三明治结构，强度增加是由挤压产生的 Al 晶粒细化和位错产生导致的，而且挤压使 FLG 沿挤压方向排列，FLG 沿挤压方向的定向排布可以增大载荷传递效率，提高复合材料强度。Rashad Muhammad[34]等在 2015 年研究了挤压对石墨烯铝(GNP/Al)力学性能和显微组织的关系，结果表明：挤压后复合材料和纯铝的性能都有显著提升，其中 Al-1.0%石墨烯复合材料的屈服强度提高最明显，说明挤压后高含量的GNP 沿拉伸加载方向排列，对拉伸强度提升明显。以上所述均为准静态下(应变速率~0.001 s-1)石墨烯铝复合材料的力学性能，Zhao Lei[5]等最近采用微柱压缩法研究了不同应变速率(1×10-4s-1、5×10-4s-1、5×10-3s-1、5×10-2s-1和5×10-1s-1)对纳米片层RGO/Al复合材料压缩性能的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Investigation on microstructural, mechanical and electrochemical properties of aluminum composites reinforced with graphene nanoplatelets[J]. Muhammad Rashad,Fusheng Pan,Zhengwen Yu,Muhammad Asif,Han Lin,Rongjian Pan. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(05)
[2]挤压加工对SiCp/Al复合材料组织和性能的影响[J]. 贾玉玺. 塑性工程学报. 2000(04)
[3]Al2O3,TiB2粒子增强铝基复合材料的动态压缩性能和高温蠕变性能[J]. 马宗义,吕毓雄,毕敬. 金属学报. 1999(01)
博士论文
[1]铝基复合材料在高速粒子撞击作用下的损伤行为[D]. 朱德智.哈尔滨工业大学 2009
[2]高体积分数金属基复合材料SiCp/2024Al动态力学性能研究[D]. 谭柱华.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]热挤压和轧制工艺对AE44镁合金组织和性能的影响[D]. 艾向乐.西安理工大学 2018
[2]热变形对B4C/2024Al复合材料显微组织与力学性能的影响[D]. 薛威.哈尔滨工业大学 2018
[3]石墨烯纳米片/6063Al复合材料微观组织及性能研究[D]. 谢一鸣.哈尔滨工业大学 2016
[4]压力浸渗制备石墨增强铝基复合材料及其性能研究[D]. 童伟.合肥工业大学 2016
[5]2195铝锂合金在动态加载过程中的微观结构演变[D]. 陈培显.中南大学 2012
本文编号：3476768
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Al-C界面的非润湿示意图和现象[21]
图 1-2 1.0 wt.%GNP/5083Al 复合材料明场像 TEM 图[38](b)低倍放大观察大片的 GNP；(c)高倍放大观察到 GNP 碎片嵌在复合材压烧结合金 XRD 峰中 Al2Mg3和 Al6Mn 相与传统 5083Al 合金一/Al 复合材料 XRD 谱图中 31.2°、55°和 72.5°位置出现了 Al4C3压烧结和热挤压过程中产生的。变形对石墨烯铝复合材料性能的影响ng Jingyue[39]等采用片状粉末冶金法的工艺，首次制备了石墨烯增强铝基复合材料。结果表明：GNSs 均匀分布于 Al 基体，且片层；GNSs 添加量仅为 0.3wt.%时，GNS/Al 复合材料的拉伸强度a，相比于未增强的 Al 基体，强度提高了 62%。 Zan[40]等采用粉末组装工艺制备具有仿生纳米片层结构的 rGO/A未增强的 Al 基体相比，这些复合材料刚度和拉伸强度明显提升似或者更高；强化机制为石墨烯承受 Al 基体的载荷转移，纳米片产生了硬化效应。
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文果表明：随着 xGnP 含量增加，压缩强度增加。Zhou Weiwei[43]等通过氧化石墨烯 GO/Al 混合粉末的放电等离子烧结(SPS)制备少层石墨烯 (FLG) 夹在非晶 Al2O3层中间的三明治结构，强度增加是由挤压产生的 Al 晶粒细化和位错产生导致的，而且挤压使 FLG 沿挤压方向排列，FLG 沿挤压方向的定向排布可以增大载荷传递效率，提高复合材料强度。Rashad Muhammad[34]等在 2015 年研究了挤压对石墨烯铝(GNP/Al)力学性能和显微组织的关系，结果表明：挤压后复合材料和纯铝的性能都有显著提升，其中 Al-1.0%石墨烯复合材料的屈服强度提高最明显，说明挤压后高含量的GNP 沿拉伸加载方向排列，对拉伸强度提升明显。以上所述均为准静态下(应变速率~0.001 s-1)石墨烯铝复合材料的力学性能，Zhao Lei[5]等最近采用微柱压缩法研究了不同应变速率(1×10-4s-1、5×10-4s-1、5×10-3s-1、5×10-2s-1和5×10-1s-1)对纳米片层RGO/Al复合材料压缩性能的影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Investigation on microstructural, mechanical and electrochemical properties of aluminum composites reinforced with graphene nanoplatelets[J]. Muhammad Rashad,Fusheng Pan,Zhengwen Yu,Muhammad Asif,Han Lin,Rongjian Pan. Progress in Natural Science:Materials International. 2015(05)
[2]挤压加工对SiCp/Al复合材料组织和性能的影响[J]. 贾玉玺. 塑性工程学报. 2000(04)
[3]Al2O3,TiB2粒子增强铝基复合材料的动态压缩性能和高温蠕变性能[J]. 马宗义,吕毓雄,毕敬. 金属学报. 1999(01)
博士论文
[1]铝基复合材料在高速粒子撞击作用下的损伤行为[D]. 朱德智.哈尔滨工业大学 2009
[2]高体积分数金属基复合材料SiCp/2024Al动态力学性能研究[D]. 谭柱华.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]热挤压和轧制工艺对AE44镁合金组织和性能的影响[D]. 艾向乐.西安理工大学 2018
[2]热变形对B4C/2024Al复合材料显微组织与力学性能的影响[D]. 薛威.哈尔滨工业大学 2018
[3]石墨烯纳米片/6063Al复合材料微观组织及性能研究[D]. 谢一鸣.哈尔滨工业大学 2016
[4]压力浸渗制备石墨增强铝基复合材料及其性能研究[D]. 童伟.合肥工业大学 2016
[5]2195铝锂合金在动态加载过程中的微观结构演变[D]. 陈培显.中南大学 2012
本文编号：3476768
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