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材料研究与应用 2022年第4期16卷 637-649页

作者：彭武强冉龙华钱铎可代平丽江市质量技术监督综合检测中心云南丽江674100

分子级混合法制备金属基复合材料可实现第二相粒子在金属基体中的均匀、弥散分布及改善第二相粒子与金属基体之间界面结合状态,因此极大提高了制备复合材料的力学性能,近些年来得到了越来越多的研究。综述了分子级混合法制备金属基复合... 详细信息

分子级混合法制备金属基复合材料可实现第二相粒子在金属基体中的均匀、弥散分布及改善第二相粒子与金属基体之间界面结合状态,因此极大提高了制备复合材料的力学性能,近些年来得到了越来越多的研究。综述了分子级混合法制备金属基复合材料的国内外研究进展,梳理了利用该方法制备的多种金属基复合材料的技术及材料性能特点,并对金属基复合材料制备研究的发展趋势进行了展望。

关键词：分子级混合法金属基复合材料第二相粒子界面结合

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还原氧化石墨烯/铜基复合材料的制备及性能研究

还原氧化石墨烯/铜基复合材料的制备及性能研究

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作者：朱威武汉科技大学

学位级别：硕士

高强高导铜基复合材料是一种具有优良综合物理性能和力学性能的结构功能材料,有着广泛的应用前景。石墨烯具有优秀的机械性能、物理性能、导电导热性,是铜基复合材料完美的增强体。但是由于石墨烯在铜基体中分散性较差严重限制了石墨烯... 详细信息

高强高导铜基复合材料是一种具有优良综合物理性能和力学性能的结构功能材料,有着广泛的应用前景。石墨烯具有优秀的机械性能、物理性能、导电导热性,是铜基复合材料完美的增强体。但是由于石墨烯在铜基体中分散性较差严重限制了石墨烯/铜基复合材料的制备和应用,因此本文致力于优化石墨烯/铜基复合材料的制备工艺,制备出综合性能优秀的石墨烯/铜基复合材料。本文选用氧化石墨烯作为增强体。采用两种不同的工艺制备不同体积分数的还原氧化石墨烯/铜复合粉体,通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、XRD、X射线光电子能谱等实验手段研究不同的制备工艺对还原氧化石墨烯在复合粉体中分散性、还原程度的影响。采用放电等离子烧结技术制备还原氧化石墨烯/铜复合材料,通过光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、电子万能材料试验机等实验手段研究不同的制备工艺对复合材料微观组织、力学性能、物理性能的影响。研究表明M-H法比MMLM法更能实现还原氧化石墨烯在铜基体中的均匀分散,能够有效的减少较大体积分数的还原氧化石墨烯在复合粉体中的团聚。复合材料的压缩性能测试表明M-H法制备的复合材料的最大压缩屈服强度达到481MPa,高于纯铜屈服强度(150MPa)的3倍。M-H法制备的还原氧化石墨烯体积分数为0.6%的复合材料表观增强系数达310,表明还原氧化石墨烯作为增强体能够有效的改善还原氧化石墨烯/铜基复合材料的力学性能。电导性能测试表明两种方法制备的复合材料的电导率均低于纯铜的电导率,但与纯铜电导率保持在同一个数量级。

关键词：还原氧化石墨烯铜基复合材料分子级混合法力学性能电导率

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高体积分数石墨烯/铜复合材料的制备与热物理性能研究

高体积分数石墨烯/铜复合材料的制备与热物理性能研究

引用

作者：刘君竹哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

石墨烯/铜复合材料热物理性能影响因素的研究方兴未艾。本课题使用分子级混合法制备石墨烯/铜基复合材料,研究石墨烯体积分数、干燥温度和沉降时间对复合粉体结构与形貌、复合材料组织结构、材料的热物理和力学性能的影响。对制备的材... 详细信息

石墨烯/铜复合材料热物理性能影响因素的研究方兴未艾。本课题使用分子级混合法制备石墨烯/铜基复合材料,研究石墨烯体积分数、干燥温度和沉降时间对复合粉体结构与形貌、复合材料组织结构、材料的热物理和力学性能的影响。对制备的材料进行预应变处理,研究预应变对材料的热物理和力学性能的影响。本文用分子级混合法,制备石墨烯/铜复合粉体。复合粉体由氧化铜和氧化石墨烯组成,氧化铜和氧化石墨烯组的复合片层聚集在一起,微观状态下呈层状排布。石墨烯的体积分数分别为20%、35%、50%,石墨烯体积分数为20%时,石墨烯分散性最好,团聚程度较低。制备干燥温度为100C,沉降时间0h、3h的复合材料,沉降时间3h所制备的复合粉体为自组装更充分,粉体粒径更小。使用电火花烧结法制备复合材料。复合材料由浅色的贫碳相和长条状深色富碳相组成。石墨烯体积分数为20%,干燥温度为40C,沉降时间为3h时,深色相的长径比最大。对材料进行热物理性能测试。热膨胀系数主要受应力变化、基体屈服强度和石墨烯/铜界面结合的影响。本文讨论了热膨胀系数和热错配应力的关系,通过热膨胀曲线研究石墨烯和铜界面结合情况。随着材料干燥温度的降低和沉降时间的增加,石墨烯和铜的界面结合更好。对材料进行力学性能测试。平行烧结加压方向的弹性模量和抗压强度均显著高于垂直烧结加压方向,这是石墨烯的定向性导致的。当石墨烯体积分数20%,干燥温度为40C,沉降时间3h,的复合材料的抗压强度和弹性模量最高,分别为497MPa和115GPa。预应变可以提高石墨烯的定向性,改变石墨烯和铜的界面结合,提高材料的热物理性能和力学性能。沿平行烧结加压方向压缩至屈服后,石墨烯体积分数20%,干燥温度60C,沉降时间为3h的复合材料,界面结合变好。压缩至屈服后,复合材料的抗压强度和弹性模量显著提升,石墨烯体积分数20%,干燥温度为60C,沉降时间为3h的复合材料抗压强度提升14.3%至501MPa,弹性模量提升25.7%至176GPa。这是因为,在预应变的作用下,石墨烯垂直加压方向排列,定向性变好。而且石墨烯和铜界面的孔洞愈合,界面得到强化,材料的力学和热物理学性能提高。

关键词：铜基复合材料石墨烯分子级混合法热膨胀热导率

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