石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

编号：CYYJ03382

篇名：石墨烯增强铜基复合材料强度及机理研究

作者：王军 李林聪 王天顺 王会霞 张亮 朱金广

关键词： 复合材料 FSP 铜 石墨烯 力学性能

机构： 河北科技大学材料科学与工程学院 河北省材料近净成形技术重点实验室 河北省低温罐车技术创新中心

摘要： 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。