粉末冶金法制备石墨烯增强铝基复合材料及其性能研究

发布时间：2023-05-03 19:41

　　石墨烯具备优秀的力学性能与导电性能,如果将其添加到铝基体中并有效发挥其性能,则可以大幅度的提高铝基体的力学性能与导电性能,对于推动电力、汽车甚至航天等行业的发展都具有极其重大的深远意义。目前为止,关于石墨烯增强铝基复合材料方面的文献还相对甚少,因此有必要研究石墨烯对铝基复合材料的影响。本文采用粉末冶金制备出石墨烯增强的纯铝复合材料和铝合金复合材料,采用正交试验的方法确定了复合材料的最佳烧结工艺以及最优的石墨烯添加量,进一步研究了采用最佳制备工艺合成的不同石墨烯含量的铝合金复合材料,研究其拉伸等力学性能,以及导电性能随石墨烯含量变化的影响规律并分析其影响机理,同时还研究了去应力退火工艺对铝合金复合材料的影响。研究结果分析如下:石墨烯/纯铝复合材料的抗弯强度和硬度都随石墨烯含量的增加先降后增,其电导率则随石墨烯含量的增多先降后增之后又有微小幅度的降低。当石墨烯添加量为0.4wt%,烧结温度在585℃下保温4h时所制备的铝合金复合材料的性能最佳。石墨烯增强铝合金复合材料的密度和抗弯强度都是随着石墨烯含量的增加先增加后减小,在石墨烯含量为0.4%时达到最大值,Si和Mg可提高铝基体与石墨烯之间...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 金属基复合材料研究现状
        1.2.1 金属基复合材料的制备工艺
        1.2.2 金属基复合材料的基体
        1.2.3 金属基复合材料的增强体
    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 石墨烯的制备方法
    1.4 石墨烯增强金属基复合材料的研究现状
        1.4.1 石墨烯/镁复合材料
        1.4.2 石墨烯/铝复合材料
    1.5 论文的选题意义及主要内容
第二章 实验原材料及实验方法
    2.1 实验原材料及仪器
        2.1.1 实验原材料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 球磨工艺
        2.2.2 压制成型工艺
        2.2.3 烧结工艺
    2.3 性能测试与组织结构分析
        2.3.1 抗弯强度测试
        2.3.2 拉伸性能测试
        2.3.3 硬度测试
        2.3.4 密度测试
        2.3.5 电导率测试
        2.3.6 X射线衍射分析
        2.3.7 扫描电子显微镜分析
        2.3.8 拉曼光谱分析
        2.3.9 差示扫描量热分析(DSC)
第三章 石墨烯/纯铝复合材料的制备及性能研究
    3.1 引言
    3.2 石墨烯/纯铝复合材料的制备与表征
        3.2.1 原材料的SEM形貌分析
        3.2.2 石墨烯的结构表征
        3.2.3 球磨后混合粉末粒度分析
        3.2.4 球磨后混合粉末与烧结成品物相分析
        3.2.5 球磨后混合粉末与烧结成品SEM形貌分析
    3.3 石墨烯/纯铝复合材料性能研究
        3.3.1 密度测试
        3.3.2 抗弯性能测试
        3.3.3 硬度测试
        3.3.4 电导率测试
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯/铝合金复合材料的制备及性能研究
    4.1 刊言
    4.2 球磨工艺研究分析
    4.3 基于正交试验法的石墨烯/铝合金复合材料制备工艺研究
        4.3.1 混合粉末DSC分析
        4.3.2 正交试验结果分析
        4.3.3 正交试验结果讨论
    4.4 石墨烯/铝合金复合材料性能研究
        4.4.1 XRD分析
        4.4.2 拉伸曲线分析
        4.4.3 不同石墨烯含量对复合材料抗拉强度的影响
        4.4.4 不同石墨烯含量对复合材料延伸率的影响
        4.4.5 拉伸断口SEM分析
        4.4.6 抗弯性能研究
        4.4.7 硬度分析
        4.4.8 导电性能分析
    4.5 本章小结
第五章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3807163