石墨烯纳米片增强镁基复合材料力学性能及增强机制

• 作者: 刘霄霞 周霞
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 石墨烯纳米片 镁基复合材料 分子动力学模拟 力学性能 增强机制
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 页码范围: 240-248
• 页数: 9页
• 分类号: TB331
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2019.00158

摘要

采用分子动力学方法(MD)对单层石墨烯纳米片(GNPs)与单面及双面Ni包覆单层GNP (Ni-GNP、Ni-GNP-Ni)增强镁基复合材料(GNP/Mg、Ni-GNP/Mg、Ni-GNP-Ni/Mg)在单轴拉伸作用下的力学性能进行了研究,并与含有空位缺陷的双面Ni包覆单层GNP (Ni-defected GNP-Ni)及双面Ni包覆多层GNPs (Ni-nGNPs-Ni)增强镁基复合材料(Ni-defected GNP-Ni/Mg、Ni-nGNPs-Ni/Mg (n为GPNs层数))拉伸性能进行了对比.研究结果表明:GNPs的加入可以显著增强镁基复合材料的力学性能,与单晶Mg相比,GNP/Mg纳米复合材料在300K及应变速率为1 ×109 s-1时的拉伸强度和弹性模量分别提高了32.60％和37.91％,而Ni-GNP-Ni/Mg的拉伸强度和弹性模量分别提高了46.79％和54.53％;此外,Ni-defected GNP-Ni/Mg复合材料的弹性模量和拉伸强度较GNP/Mg有较大的提高,但其断裂应变提高的幅度较小;而Ni-GNP/Mg复合材料的拉伸强度和断裂应变较GNP/Mg有较大的提高,但其弹性模量提高的幅度较小.Ni-GNP-Ni/Mg基复合材料的弹性模量、拉伸强度和断裂应变随着温度的升高而降低,表现出了温度软化效应,但复合材料弹性模量的变化对温度不敏感.随着Ni-nGNPs-Ni中n的增加,即增强体体积分数增大时,复合材料弹性模量、拉伸强度及断裂应变均随之增大,复合材料表现出良好的综合力学性能.最后通过对原子结构演化的分析,发现Ni-GNP-Ni/Mg纳米复合材料的强化机制主要是界面强化、载荷的有效传递及位错强化.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周霞		18	70	5.0	7.0
2	刘霄霞		2	0	0.0	0.0