RGO-Cu復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、石墨烯(Gr)具有碳原子sp2雜化軌道組成的單原子層厚的二維晶體結(jié)構(gòu)，其電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和機(jī)械性能優(yōu)異，作為增強(qiáng)相已成功用于金屬基復(fù)合材料，特別是對(duì)于銅基復(fù)合材料。雖然石墨烯能夠提高銅基材料硬度與抗拉強(qiáng)度，但如何改善石墨烯的分散性以及提高基復(fù)合材料的伸長(zhǎng)率，是目前急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文采用復(fù)壓復(fù)燒方法來(lái)制備還原氧化石墨烯/銅復(fù)合材料，并結(jié)合超聲分散與濕法球磨技術(shù)提高氧化石墨烯的分散性，探究了氧化石墨烯的添加量對(duì)復(fù)合材料組織與性能的影響

2、；基于正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化了RGO/Cu復(fù)合材料制備工藝，得到以下主要結(jié)論：
　　研究了不同增強(qiáng)相對(duì)銅基復(fù)合材料微觀組織的影響，結(jié)果表明，RGO的分散性明顯優(yōu)于C、CNT和Gr，因此RGO/Cu復(fù)合材料相對(duì)密度最高（99.04％），且電導(dǎo)率最大（91.64 IACS%）。增強(qiáng)相的添加提高了復(fù)合材料的顯微硬度和抗拉強(qiáng)度（石墨除外），其中RGO/Cu復(fù)合材料顯微硬度和抗拉強(qiáng)度均最高，分別為71.2 HV和229.22 MPa，相比于純銅分別提

3、高了23.6%和25.35%，細(xì)晶強(qiáng)化和位錯(cuò)強(qiáng)化是其主要強(qiáng)化機(jī)制。而由于銅-碳界面強(qiáng)度較低，導(dǎo)致RGO/Cu復(fù)合材料斷后伸長(zhǎng)率低于純銅，為66.8%。
　　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，工藝參數(shù)對(duì)RGO/Cu復(fù)合材料相對(duì)密度影響程度的主次順序?yàn)椋簭?fù)壓壓力＞初壓壓力＞初燒溫度＞復(fù)燒溫度。對(duì)RGO/Cu復(fù)合材料顯微硬度影響程度的主次順序依次為：初壓壓力＞初燒溫度＞復(fù)壓壓力＞復(fù)燒溫度。綜合考慮各因素的影響，獲得了0.5 wt.%RGO/Cu復(fù)合材料

4、較佳制備工藝參數(shù)：初壓壓力600 MPa，初燒溫度950℃，復(fù)壓壓力1000 MPa，復(fù)燒溫度600℃，并采用較佳工藝參數(shù)制備RGO/Cu復(fù)合材料伸長(zhǎng)率達(dá)67.98%。
　　探究了GO添加量對(duì)復(fù)合材料組織與性能的影響，當(dāng)GO添加量超過(guò)0.5 wt.%時(shí)，RGO團(tuán)聚加劇，RGO/Cu復(fù)合材料相對(duì)密度先增大后減小。0.5 wt.%RGO/Cu復(fù)合材料的相對(duì)密度最大，為99.4%。Cu-RGO-Cu的界面?zhèn)鲗?dǎo)不利于電子傳導(dǎo)，導(dǎo)致RGO/

5、Cu復(fù)合材料電導(dǎo)率隨GO添加量的上升而下降，1.0 wt.%RGO/Cu復(fù)合材料電導(dǎo)率下降至90.83 IACS%。GO添加量越大，RGO/Cu復(fù)合材料的顯微硬度越高，分別為68.4 HV（0.3 wt.%）、71.2 HV（0.5 wt.%）和80.6 HV（1.0 wt.%）。然而Cu-RGO的界面結(jié)合強(qiáng)度低和RGO的團(tuán)聚導(dǎo)致RGO/Cu復(fù)合材料斷裂機(jī)制由韌性斷裂(0.3-0.5 wt.%)轉(zhuǎn)變?yōu)榘氪嘈詳嗔?1.0 wt.%)，其抗