粉体石墨烯对铝基复合材料微观结构和性能的影响

• 作者: 刘春莲 张帅 林万明 王剑 甄甜甜 郭丽娜 陈少达 陈津
• 来源期刊: 新型炭材料
• 学科: 工学
• 关键词: 粉体石墨烯 铝基复合材料 微观结构和性能
• 年，卷（期）: 2019,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 275-285
• 页数: 11页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.1016/S1872-5805(19)60016-8

摘要

采用机械合金化与电场压力激活辅助烧结工艺相结合的方式,分别制备纯Al和GNPs/Al复合材料,探究粉体石墨烯对铝基复合材料微观结构和性能的影响.结果表明:通过优化烧结工艺有效地抑制化合物Al4 C3在GNPs/Al复合材料中的形成,提高石墨烯与Al基体的界面结合强度.石墨烯添加量为0. 5wt. %时,在Al基体晶界处能够均匀的分散,由于石墨烯与Al基体有良好的界面润湿性,促进声子在基体材料中的移动,降低材料的界面热阻,在GNPs/Al复合材料表面形成导电网络,提高电子的迁移率和平均自由程,使GNPs/Al复合材料的热导率和电导率分别提升7. 1%和4% ;添加石墨烯能改变Al基体材料的晶体结构,在石墨烯周围形成晶格畸变的应力场,该应力场与位错应力场产生交互作用,使位错运动受阻,GNPs/Al复合材料的强度和硬度分别提升30. 6%和44% ;石墨烯能降低基体材料界面电容的介电损耗,在Al基体材料表面形成致密平整的膜层,提高GNPs/Al复合材料的电荷传递电阻,降低材料表面在电化学腐蚀过程中的弥散效应,使GNPs/Al复合材料耐腐蚀性能提高31% .石墨烯含量超过0. 5 wt. %时,团聚在基体晶界的石墨烯,降低复合材料的界面结合强度,使GNPs/Al复合材料导带中的能带宽度变窄,电子的局域性增强,导致GNPs/Al复合材料的性能下降.综上所述,粉体石墨烯的最佳添加量为0. 5wt. % .