片层石墨尺寸对片层石墨／Al复合材料的强度和热导率的影响

• 作者: 倪丁瑞 刘晓云 王东 王文广 肖伯律 陈礼清 马宗义
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 片层石墨 铝基复合材料 热导率 力学性能
• 年，卷（期）: 2017,（7）
• 页码范围: 869-878
• 页数: 10页
• 分类号: TG146.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2017.00015

摘要

采用粉末冶金法制备了名义尺寸为150、300、500 μm的片层石墨(graphite flakes,Gr)增强铝基(50％Gf/A1,体积分数)复合材料,得到密度均接近理论密度的致密复合材料坯锭.片层石墨与铝合金基体结合紧密,界面处无裂纹、孔洞等缺陷.片层石墨的(001)Gf基面与复合材料坯锭的圆周方向(坯锭的xy平面)基本平行,但受粉末冶金工艺的影响,较小片层石墨的(001)Gf基面与坯锭的xy平面略有偏差.随着片层石墨的尺寸增大,偏差逐渐减少.复合材料的强度随着片层石墨尺寸增加逐渐降低.150 μm片层石墨复合材料的弯曲强度为82 MPa,当片层石墨尺寸增至500 μm时,强度降低至39 MPa.片层石墨强度较低,裂纹容易沿片层石墨的层间扩展,随着片层石墨尺寸增大,这一现象更加明显,容易在断口中观察到片层石墨剥离的现象.复合材料xy平面的热导率随片层石墨尺寸增大而增加,最高可达604 W/(m· K),与尺寸较小的片层石墨相比提高63％.300、500μm片层石墨复合材料的界面换热系数略低于理论值,但150 μtm片层石墨复合材料的界面换热系数明显小于理论值.除了片层石墨的尺寸,其形状、分布和内部缺陷等对复合材料的热导率也有一定的影响.