石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料的制備工藝、組織與性能研究

石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料的制備工藝、組織與性能研究

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1、碩士學(xué)位論文石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料的制備制備、組織和性能研究工藝、組織與性能研究作者姓名楊長毅學(xué)科專業(yè)材料加工工程指導(dǎo)教師劉允中教授所在學(xué)院機械與汽車工程學(xué)院論文提交日期2018年4月Preparation,MicrostructuresandPropertiesofODSCopperMatrixCompositesReinforcedwithGrapheneADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:YangChangyiSupervisor:Prof.LiuYunzhongSouthChi

2、naUniversityofTechnologyGuangzhou,China分類號:TB333;TG146.1+1學(xué)校代號:10561學(xué)號:201520101578華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料的制備工藝、組織與性能研究廣東省科技計劃項目(No.2014B010129002)廣東省科技計劃項目(No.2016B090913001)作者姓名:楊長毅指導(dǎo)教師姓名、職稱:劉允中教授申請學(xué)位級別:工學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)名稱:材料加工工程研究方向:材料制備、成形及計算機應(yīng)用論文提交日期:2018年4月15日論文答辯日期:2018年5月26日學(xué)位授予單

3、位:華南理工大學(xué)學(xué)位授予日期:年月日答辯委員會成員:主席:楊超(教授)委員:龍雁(教授)李小強(教授)劉允中(教授)王智(教授)摘要作為一種新型的二維層狀碳材料,石墨烯具有優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能,并在復(fù)合材料等多個領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外關(guān)于石墨烯增強銅基復(fù)合材料的初步研究主要是石墨烯單相增強銅基復(fù)合材料,而石墨烯與其它相協(xié)同增強銅基復(fù)合材料的研究報道很少。ODS銅合金被廣泛用作電工材料,但傳統(tǒng)內(nèi)氧化法制備ODS銅合金的工藝復(fù)雜,流程長,成本較高。因此,研發(fā)短流程、高性能的石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料制備技術(shù)具有重要的研究意義和應(yīng)用價值。本文采用

4、濕法球磨和熱壓燒結(jié)工藝,使氧化石墨烯在燒結(jié)過程中發(fā)生熱還原,從而制備出G/ODS銅基復(fù)合材料,并對石墨烯增強ODS銅基復(fù)合材料的成分、球磨與熱壓燒結(jié)工藝及其對材料組織、性能的影響規(guī)律進行了系統(tǒng)研究,為高強高導(dǎo)銅基復(fù)合材料的制備與應(yīng)用提供技術(shù)參考。采用不同成分配比制備出G/ODS銅基復(fù)合材料,研究材料成分對復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)及物理性能的影響。結(jié)果表明:G/ODS銅基復(fù)合材料的最佳成分為Cu-0.5Al2O3-0.1GO。在復(fù)合材料中僅加入0.1wt.%的氧化石墨烯就能有效減少缺陷和孔隙的數(shù)量并細化晶粒,石墨烯的均勻分散程度和超細氧化鋁的彌散分布效果均較為理

5、想,兩種強化相在銅基體中互相牽制,其含量、在銅基體中的分布以及與銅基體的結(jié)合狀態(tài)共同決定其強化效果。采用不同球磨工藝參數(shù)制備出G/ODS銅基復(fù)合材料,研究球磨工藝對復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)及物理性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)球磨時間為8h、球磨轉(zhuǎn)速為200r/min時,復(fù)合粉末和復(fù)合材料的綜合性能均較為理想。球磨時間直接影響GO的剝離分散效果和超細氧化鋁的彌散分布效果,球磨轉(zhuǎn)速則直接影響銅粉顆粒的塑性變形以及石墨烯與銅基體的有效結(jié)合。該球磨工藝參數(shù)更符合實際工況,且制備成本較低。采用不同燒結(jié)工藝參數(shù)制備出G/ODS銅基復(fù)合材料,研究燒結(jié)工藝對復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)及

6、物理性能的影響。結(jié)果表明:當(dāng)燒結(jié)溫度為700℃、燒結(jié)時間為5min和燒結(jié)壓力為40MPa時,復(fù)合材料的壓縮屈服強度為325.33MPa、抗拉強度為359.46MPa,維氏硬度為104.86HV,比ODS銅合金分別提高21.12%、28.49%和32.22%,斷裂方式為韌性斷裂+準解理斷裂的混合型斷裂,拉伸塑性不如壓縮塑性理想,電導(dǎo)率為86.66%IACS,綜合性能最佳。關(guān)鍵詞:石墨烯;ODS;銅基復(fù)合材料;熱還原;組織;性能IABSTRACTAsanewtypeoftwo-dimensionallayeredcarbonmaterials,grapheneh

7、asexcellentmechanicalpropertiesandphysicalproperties.Grapheneispotentialtobewidelyusedinpreparinghighstrengthandconductivitycoppermatrixcomposites.However,therelevantinvestigationsaboutgraphenereinforcedcoppermatrixcompositesmainlyfocusonsingle-phasegraphenereinforcedcoppermatrixco

8、mpositesuptonow.Thestudies

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