【摘 要】
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氧化石墨烯（GO）因其表面和边缘具有大量含氧官能团,可稳定、均一地存在于水溶液中。以GO作为增强相,利用反向脉冲电沉积技术制备氧化石墨烯增强铜基复合材料,并研究其力学行为。本研究采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并将制备好的不同质量的GO掺入铜电镀液中,通过反向脉冲沉积法制备出GO/Cu复合材料。实验中采用SEM、TEM、EBSD、XRD和FTIR等对GO及GO/Cu复合材料的形貌、成分以
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氧化石墨烯（GO）因其表面和边缘具有大量含氧官能团,可稳定、均一地存在于水溶液中。以GO作为增强相,利用反向脉冲电沉积技术制备氧化石墨烯增强铜基复合材料,并研究其力学行为。本研究采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,并将制备好的不同质量的GO掺入铜电镀液中,通过反向脉冲沉积法制备出GO/Cu复合材料。实验中采用SEM、TEM、EBSD、XRD和FTIR等对GO及GO/Cu复合材料的形貌、成分以及微结构等进行检测表征,并且采用显微硬度计、纳米压痕仪、拉伸及疲劳实验仪等对GO/Cu复合材料的力学性能进行了测试,获得如下结果:（1）采用改进的Hummers法可以有效地将石墨片层氧化剥离,GO的晶面间距为0.775 nm,且其表面含有大量的含氧官能团。GO/Cu复合材料中铜基体的晶粒取向由纯铜的（110）转变为（111）。GO/Cu复合材料的晶粒尺寸均小于纯铜的,而孪晶密度均大于纯铜的。（2）纳米压痕实验结果表明GO/Cu复合材料中无应变突变现象发生。与纯铜相比,当镀液中氧化石墨烯浓度为0.5 g/L时,复合材料经纳米压痕所测的硬度值和杨氏模量以及显微硬度计所测的硬度值均大大提高,分别为2.2 GPa、153.6 GPa和 1.35 GPa。（3）不同浓度GO的GO/Cu复合材料和纯铜拉伸性能测试结果表明,GO/Cu复合材料的塑性均得到提高;当镀液中GO浓度是0.2 g/L时,GO/Cu复合材料的均匀延伸率达到最大,为18.4%,是纯铜的1.4倍。（4）0.2 GO复合材料和纯铜的高周疲劳结果表明,纯铜的疲劳强度高于0.2 GO复合材料的。对这两种材料的表面损伤形貌及位错结构观察与分析,结果发现纯铜样品在循环载荷作用下主要形成大量的形变孪晶,而GO/Cu复合材料中的GO会阻碍位错运动,但由于分布在界面处的GO弱化了晶界,最终导致复合材料的疲劳强度降低。
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