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本文以纯铝粉为基体,以少层石墨烯为增强相,制备质量分数为0.5%的石墨烯增强纯铝基复合材料(0.5 wt.%GNP/Al)。利用正交试验法确定了 0.5 wt.%GNP/Al粉末的最佳制备参数,采用真空热压烧结对该复合材料进行粉末冶金,并利用热挤压工艺进一步优化复合材料的性能。本文综合利用OM、SEM、TEM、XRD、EBSD和拉曼光谱等方法,分析了复合材料的微观组织,断口形貌及物相组成,同时利用万能试验机测定了复合材料的抗拉强度和延伸率,并对石墨烯增强铝基复合材料的增强机制进行了讨论,得出的主要结论如下:通过分析不同粉体制备参数所得到石墨烯/纯铝混合粉末的粒径均匀性,利用正交试验法得出影响该复合材料分散均匀性的主要参数为球磨时间、球磨转速以及超声时间;通过对SEM及拉曼光谱结果分析,得出当超声时间为90min,球磨时间为6h,球磨转速为300r/min为最佳粉体制备参数组合,此参数下石墨烯分散均匀,包覆性好且结构较为完整。通过拉伸试验结果可知,采用真空热压烧结工艺制备的石墨烯/纯铝复合材料的抗拉强度高于纯铝。当球磨时间为6h,球磨转速为300r/min时,此时复合材料的综合力学性能最好,延伸率为26.4%,抗拉强度达到126.2MPa,比纯铝提高了 25.57%。通过SEM对石墨烯纯铝复合材料的拉伸断口形貌分析可知,当球磨时间较短,球磨转速较低时,复合材料主要表现为脆性断裂特征。随着球磨时间的提升以及球磨转速的增加,复合材料的断裂方式由脆性断裂转变为韧性断裂。对采用真空热压烧结工艺制备的石墨烯/纯铝复合材料的结果分析可知,石墨烯/纯铝复合材料中铝基体及石墨烯界面结合情况良好,但存在少量石墨烯的团聚现象,并且在晶界处还观察到了整片Al2O3。通过拉伸试验结果可知,热挤压后复合材料的抗拉强度为140.5MPa,比热压后的复合材料提高了 10.3%,延伸率为25%,相比于热压后的复合材料略有下降。对热挤压后的纯铝以及石墨烯/纯铝复合材料对比可知,石墨烯/纯铝复合材料在挤压方向上呈现出晶粒被拉长,挤压方向垂直面上等轴晶分布明显,这主要得益于石墨烯对铝晶粒长大的限制作用,热挤压使复合材料发生细晶强化。由热挤压后的石墨烯/纯铝复合材料TEM可知,石墨烯出现了明显的滑移、分散和取向分布,减少了石墨烯团聚,提高界面结合强度;在铝基体和石墨烯交界处位错堆积现象明显,产生位错强化;热挤压之后铝和石墨烯晶界处整片Al2O3在及压力作用下发生弥散,使少量Al2O3由降低界面强度的因素转变成弥散强化相。