铜基石墨烯复合材料的制备及性能研究

为了解决铜的硬度等力学性能差的问题,设计了用泡沫铜为基底和催化剂,通过化学气相沉积（CVD）法制备分布均匀的Cu/3DGNs复合材料.经电火花放电等离子烧结（SPS）制备成高强高导的铜基石墨烯复合材料,在保留铜基体优异的导电、导热等性能的同时提高其力学性能.结果表明,采用硝酸清洗,800℃退火30 min,反应气体（H₂/Ar/0.95% C₂H₄-Ar混合气体）流量比为80∶4 000∶5 sccm,生长温度为1 000℃、生长时间为10 s时,制备的石墨烯表面平整、层数较少、覆盖率高、几乎没有缺陷,石墨烯的形貌最佳;采用600℃的烧结温度、25 kN的烧结压力、100℃/min的升温速率梯度烧结,制备出的铜基石墨烯复合材料最为致密,性能最优.     

铜表面镍-石墨烯的电沉积制备及耐腐蚀性能

采用电沉积方法,将石墨烯与镍离子共沉积到被保护的铜基底上,制备了镍-石墨烯复合镀层.通过X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)等方法对复合材料的物质结构、表面形貌特征进行了表征,采用海水浸泡方法研究了复合材料的抗腐蚀性能.结果表明:当电流密度为5 A/dm2时,共沉积方法制备的镍-石墨烯复合镀层平整连续,晶粒较小,石墨烯穿插于多个镍颗粒之间,将镍颗粒包裹于其中,能有效阻断海水中的酸根、碱性离子对铜基底的腐蚀作用,明显增强了复合材料的耐腐蚀性.此研究对船舶及海洋工程金属构件的抗海水腐蚀方法具有一定的参考价值.     

还原氧化石墨烯增强铜基复合材料的制备及性能研究

借助分子级混合法和均质机剥离共同作用,采用放电等离子体烧结技术(SPS)制备出还原氧化石墨烯/铜基复合材料。利用SEM、XRD、Roman、XPS和压缩测试对其微观组织结构及综合性能进行了研究。结果表明,适量的氧化石墨烯能够均匀分散在铜基中并显著提高复合材料的综合性能。复合材料的压缩屈服强度最高达到481 MPa,比纯铜相应值提升了约2.2倍,维氏硬度较纯铜相应值也提升了约0.7倍。     

石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

为了提升金属基复合材料的力学性能,采用FSP（friction stir processing）方法制备铜/石墨烯复合材料,通过金属显微组织观察试验和力学试验对试样进行分析,探究搅拌工具转速和石墨烯添加量对复合材料微观组织特征、抗拉强度的影响规律,并对复合材料的强化机理进行研究。结果表明,石墨烯对铜基体的作用主要体现在载荷传递和阻碍铜基体中的位错运动和晶界长大方面,随着石墨烯的引入,焊核区晶粒发生了明显细化;晶粒细化的原因是搅拌工具的机械搅拌作用和晶粒再结晶过程中石墨烯对晶粒长大产生了阻碍作用;与母材相比,铜/石墨烯复合材料的抗拉强度提升了5%,最高可达277.49 MPa。因此,采用FSP方法可制备性能良好、石墨烯分布均匀的铜/石墨烯复合材料,新方法有效提升了铜合金材料的力学性能,可为复合材料的广泛应用提供理论基础和技术参考。     

石墨烯/含氟聚丙烯酸酯复合材料涂层的制备及其防腐蚀性能

为提高含氟聚丙烯酸酯(PFHI)涂层的防腐蚀性能,通过在PFHI溶液中添加石墨烯纳米片(GN),经滴涂并固化后得到了厚度约为180 nm的GN/PFHI复合材料涂层.考察了GN添加量对复合材料涂层表面性质和防腐蚀性能的影响.利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)研究了复合材料涂层在ω(NaCl)=3.5%溶液中的电化学防腐蚀行为,并测试了复合材料涂层在人工汗液中的抗化学腐蚀性能.运用X光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、SEM、光学接触角(OCA)等手段对复合材料涂层进行表征.结果表明:剥离的GN可较好地分散在PFHI涂层中,少量GN的添加可大幅提高PFHI涂层的防腐蚀性能;m(GN)∶m(PFHI)为0.002∶1的复合材料涂层防腐蚀性能最好,电化学腐蚀防护效率达到99.90%.GN均匀地分散在PFHI中,阻隔了涂层中可能出现的腐蚀通道,提高了防腐蚀性能.石墨烯/含氟聚丙烯酸酯复合材料涂层的制备为开发高防腐蚀性能涂层提供了新思路.     

石墨烯/聚合物纳米复合材料研究进展

 石墨烯是由单层碳原子通过共价键结合形成的二维片层状结构,是一种新型碳类纳米材料,具有优异的力学、电学和热学等性能,被认为是一种非常有前景的材料,近年来广泛用于改性各种聚合物。本文回顾了石墨烯/聚合物纳米复合材料的制备方法、性能和应用现状;综述了石墨烯/聚合物纳米复合材料的强度、刚度、韧性、电学和热学等性能的研究进展。主要内容包括石墨烯改性聚合物常见的3种制备方法(溶液共混、熔融共混和原位聚合)及其对石墨烯在聚合物基体中分散性的影响,石墨烯/聚合物纳米复合材料力学性能变化规律与作用机理,石墨烯微观结构等因素对材料热学性能以及导电阈值的影响等;讨论了石墨烯/聚合物纳米复合材料的潜在应用和面临的挑战和机遇,并展望了其低成本产业化的发展前景。     

粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响

采用机械合金化与电场压力激活辅助烧结工艺(field actived and pressure assited synthesis,FAPAS)相结合的方式,分别制备纯Mg和粉体石墨烯/Mg(GNPs/Mg)复合材料,探究粉体石墨烯对镁基复合材料微观结构和性能的影响。实验结果表明:C原子与Mg(100)面的Mg原子之间能形成较高的差分电荷密度和很强的杂化、共价相互作用,降低基体材料的制备缺陷,提升GNPs/Mg复合材料的界面结合强度,增加基体材料的位错密度,提高材料在变形时晶界对位错移动的阻力,降低电流通过腐蚀电池两极间的电位差,增大GNPs/Mg复合材料的电极表面发生电化学反应阻力,起到钝化复合材料表面的效果。石墨烯质量分数为0.1%时,GNPs/Mg复合材料的热导率和电导率分别提高2.3%和14.6%,硬度和强度分别提高10%和21%,耐腐蚀性能提高89.1%.随着石墨烯含量的增加,提高了复合材料界面的缺陷浓度,使复合材料的界面结合强度降低,导致GNPs/Mg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质量分数0.1%.     

三维石墨烯/氢氧化镍纳米复合材料的制备及电容性能研究

利用电化学沉积法制备三维石墨烯/氢氧化镍纳米Ni(OH)2/3DGR复合材料,通过扫描电镜对样品进行微观形貌表征;在1.0 mo L/L KOH溶液中利用循环伏安和恒电流充放电等方法对纳米复合材料修饰电极进行电化学性能测试.在2 m A/cm2的电流密度下Ni(OH)2/3DGR的比电容达到43.70 m F/cm2;1000次循环充放电测试表明该复合材料具有较长的使用寿命和稳定性,比电容保持率达到79.3%.因此三维石墨烯/纳米氢氧化镍复合材料可以做为一种很好的超级电容器材料.     

原位合成CNTs/Cu-Al2O3复合材料的性能研究

对Al的质量分数分别为0.20%,0.35%,0.60%的Cu-Al合金粉末进行内氧化,得到Cu-Al₂O₃粉末。采用化学气相沉积法在Cu-Al₂O₃粉末表面原位生长碳纳米管(carbon nano tubes, CNTs),采用放电等离子烧结工艺成功制备了CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料。采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察了CNTs/Cu-Al₂O₃复合粉末、复合材料断口的形貌。采用显微硬度计、微拉伸试验机、摩擦磨损试验机分别对纯Cu及复合材料的维氏硬度、抗拉强度、摩擦因数进行测试。采用电化学工作站测试复合材料在3.5%NaCl (质量分数)水溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,随着Al的质量分数的增加,粉末表面合成的CNTs的数量也增多。Al的质量分数为0.35%时,CNTs/Cu-Al₂O₃复合材料的综合性能最佳,与纯Cu相比,复合材料的抗拉强度和腐蚀电势分别提高了86.4%和43.2%,分别为315 MPa和-0.268 V,摩擦因数降低了53.3%,仅为0.28。     

石墨烯增强MC尼龙复合材料的力学和摩擦学性能

采用原位聚合法制备了石墨烯/MC尼龙(MCPA)复合材料。使用X射线衍射仪(XRD)和傅立叶红外光谱仪(FT-IR)对石墨烯的结构进行表征,研究了石墨烯含量对复合材料的力学和摩擦学性能的影响。研究结果表明,添加0.05%的石墨烯可以使MC尼龙复合材料的拉伸强度、弹性模量、弯曲强度和弯曲模量分别提高了17.4%,14.7%,17.5%,24.3%;在干摩擦条件下,将石墨烯添加到MC尼龙中,能显著降低复合材料的磨损量,但复合材料的摩擦系数变化不明显;随着石墨烯含量的增加,石墨烯/MC尼龙复合材料的磨损机理由粘着磨损转变成疲劳磨损。     

SiC_p/2024Al铝基复合材料及其阳极氧化膜的腐蚀行为

用电化学方法研究了碳化硅颗粒增强2024铝(SiCp/2024Al)基复合材料及其硫酸阳极氧化膜在35%NaCl水溶液中的耐蚀性;作为比较,对2024Al的耐蚀性也进行了研究·结果表明,SiCp/2024Al复合材料在35%NaCl水溶液中比相应的基体金属有较大的腐蚀敏感性·SiCp/2024Al复合材料的阳极氧化膜具有良好的耐NaCl溶液腐蚀的能力,但其耐蚀性不如2024Al合金的阳极氧化膜,这是由于氧化膜中SiC颗粒的存在破坏了氧化膜的完整性和均匀性所致·     

Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在HSO-3和/或Cl-介质中的耐蚀性

采用选择腐蚀技术,提取了Cu-11Fe-4Cr原位复合材料中Fe-Cr纤维,并测定了其电极电位。通过间歇式盐水喷雾实验和极化曲线测定,研究了Cu-11Fe-4Cr原位复合材料在HSO3-和/或Cl-介质中的腐蚀行为。用扫描电镜对腐蚀产物和腐蚀表面进行分析。结果表明,Cu-11Fe-4Cr原位复合材料中,E(Cu)相似文献   

Effect of heat treatment on microstructures and properties of a novel Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling

In view of the special requirements for strength, heat resistance and corrosion resistance of Al-Zn-Mg-Cu alloy for oil drilling, the Al-6.2 Zn-2.5 Mg-1.6 Cu alloy was prepared by increasing Cu content on basis of Russian Series 1953 alloy. The effect of heat treatment on the microstructures and properties of the alloy was characterized by optical microscope(OM), scanning electron microscope(SEM) and transmission electron microscope(TEM), and investigated by tensile test at room temperature, thermal exposure test and corrosion test. The results show that the strength after T6 aging treatment exhibit a decrease trend as an increase of the solution temperature from465 °C to 480 °C. After the solution treated by the rate of 470 °C/1 h, second phases dissolve into the matrix very well and the strength property reaches optimum. The alloy has better comprehensive properties treated by a solution treatment of 470 °C/1 h and then followed by an aging treatment of 120 °C/24 h + 170 °C/1 h + 120 °C/24 h. Under the aging state, the precipitated phases inside the grains are suitable in size, while on the grain boundary distribute discontinuously and the precipitate-free zone is obvious. Besides, the alloy still maintain high tensile properties. The yield strength, tensile strength and elongation are 650 MPa, 686 MPa,12.0%, respectively. The yield strength retention after heat exposure is 92%. The alloy has good corrosion resistance and the exfoliation corrosion degree. The average corrosion rate in the H_2S and CO_2 environment is 0.0024 mm/a, which is far less than the required 0.12 mm/a. It is insensitive to H_2S and CO_2 environments.     

Investigation on microstructural, mechanical and electrochemical properties of aluminum composites reinforced with graphene nanoplatelets

In present study, the microstructure, mechanical and electrochemical properties of aluminum–graphene nanoplatelets (GNPs) composites were investigated before and after extrusion. The contents of graphene nanoplatelets (GNPs) were varied from 0.25 to 1.0 wt.% in aluminum matrix. The composites were fabricated thorough powder metallurgy method, and the experimental results revealed that Al-0.25%GNPs composite showed better mechanical properties compared with pure Al, Al-0.50%GNPs and Al-0.1.0%GNPs composites. Before extrusion, the Al-0.25%GNPs composite showed ~13.5% improvement in ultimate tensile strength (UTS) and ~50% enhancement in failure strain over monolithic matrix. On the other hand, Al-0.50%GNPs and Al-0.1.0%GNPs composites showed the tensile strength lower than monolithic matrix. No significant change was observed in 0.2% yield strength (YS) of the composites. However, the extruded materials showed different trends. The 0.2%YS of composites increased with increase in GNPs filler weight fractions. Surprisingly, UTS of composites with 0.25 and 0.50% GNPs was lower than monolithic matrix. The failure strain of the baseline matrix was enhanced by ~46% with 0.25% graphene nanoplatelets. The superior mechanical properties (in terms of failure strain) of the Al-0.25%GNPs composite maybe attributed to 2-D structure, high surface area and curled nature of graphene. In addition, the corrosion resistance of pure Al and its composites reinforced with 0.5 and 1.0 wt% GNPs was also investigated. It was found that the corrosion rate increased considerably by the presence of GNPs.     

SiC_p/2024Al基复合材料的点蚀形貌

用扫描电镜对浸泡在w(NaCl)=3 5%水溶液中的SiCp/2024Al金属基复合材料(AlMMCs)的点蚀形貌进行了观察,作为对比,对其基体合金的点蚀行为也进行了研究·结果表明,SiCp/2024AlMMCs的点蚀形貌与SiC颗粒的体积分数和尺寸有关,SiC含量高或尺寸小的AlMMCs,其蚀孔数量较多,尺寸较小·与基体合金相比,AlMMCs的点蚀孔较大,数量较少,分布也较不均匀,甚至出现局部严重腐蚀的现象·能谱分析表明,SiCp/2024AlMMCs的腐蚀机制为富Cu阴极相与贫Cu阳极相间的电偶腐蚀·另外,SiC与Al间也存在电偶腐蚀倾向·     

Cu-TiO2纳米复合镀层的腐蚀和光催化性能

采用纳米复合镀技术在铝表面制备了Cu-TiO2纳米复合镀层,利用扫描电镜、电化学测试系统、分光光度计对其形貌、腐蚀和光催化性能进行了研究.结果表明,TiO2纳米颗粒在铜基复合膜层中的分散均匀;TiO2颗粒的加入可使Cu-TiO2纳米复合镀层腐蚀电位明显增加,膜层的耐蚀性提高;在紫外光照射下,复合镀层对甲基橙溶液有明显的光催化降解作用,且这种作用随时间延长而有所增大.     

带参数的渐近线性椭圆方程组解的分歧性

利用Lyapunov-Schmidt约化方法结合Rabinowitz大范围分歧理论,研究了一类带有参数的渐近线性椭圆方程组正、负解的存在性以及分歧性。首先给出了由正、负解所组成的连续统在分歧点附近的存在性,结合非线性项的合理假设,进而给出了连续统在分歧点附近沿着λ方向的分歧性态。     

SiCp／LY12复合材料在NaCl水溶液中的腐蚀特性

研究了ＳｉＣ颗粒增强ＬＹ１２复合材料在质量分数为３．５％的ＣａＣｌ水溶液中的电化学行为和腐蚀特性，考察了ＳｉＣ加入量的影响，探讨了增强体／基体界面的腐蚀行为在复合材料腐蚀中的作用，结果表明：复合材料的电化学行为与未增强材料相似，腐蚀形态为点蚀和均匀腐蚀，界面区的优先溶解造成了复合材料表面的均匀腐蚀，并在一定程度上掏了点蚀。