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本文通过高能球磨混粉和热挤压制备了纯铝及1vol.%、3vol.%和5vol.%石墨烯/铝复合材料,并利用等通道挤压过程中产生的巨大剪切力剥离石墨烯片层,改善石墨烯在基体中的分散性,最后对1vol.%石墨烯/铝复合材料进行界面强化。通过对球磨工艺的探索,获得了铝粉和复合粉体最佳球磨参数,分别为250rpm×300min和250rpm×180min,制备了石墨烯在铝片表面分散均匀并结合紧密的复合粉体。冷等静压和热挤压后,材料致密度大幅度提升,随着石墨烯含量增加,材料致密度逐渐降低,最高和最低分别为99.2%和98.1%。从石墨烯/铝复合材料抛光组织可知,随着石墨烯体积分数的增加,石墨烯团聚逐渐严重,材料抗拉强度、屈服强度和弹性模量先升高后降低,当石墨烯体积分数为3vol.%时,力学性能最好,分别达到了175.9MPa、95.4MPa和75.3GPa,相比挤压态纯铝分别提高了48.4%、78.8%和11.9%,延伸率逐渐降低,最高和最低分别为15.5%和5.2%。通过对3vol.%石墨烯/铝复合材料在不同温度下进行等通道挤压8道次后的抛光表面组织和力学性能研究,探索出最佳等通道挤压温度为300℃。从抛光组织可知,随着等通道挤压道次增加,石墨烯在1vol.%和3vol.%石墨烯/铝复合材料分散逐渐改善,效果明显,材料力学性能提升较大,经过等通道挤压8道次后,相比挤压态3vol.%石墨烯/铝复合材料,抗拉强度、屈服强度、延伸率和弹性模量分别提高了23.9%、10.0%、60.6%和5.3%。从透射电镜结果来看,石墨烯/铝界面是机械结合的,结合性较差。通过对等通道挤压8道次后的3vol.%石墨烯/铝复合材料进行不同温度热处理,确定最佳热处理温度为650℃。经过热处理后再进行等通道挤压的1vol.%石墨烯/铝复合材料中,石墨烯分散均匀且与石墨烯/铝界面结合性良好,抗拉强度、屈服强度、延伸率和弹性模量分别达到了191.6MPa、95.7MPa、18.3%和76.5GPa,与未经热处理直接进行等通道挤压8道次的1vol.%石墨烯/铝复合材料相比,分别提高了7.8%、13.7%、23.6%和2.3%。经过热处理后再进行等通道挤压,不仅可以使得石墨烯沿着等通道挤压方向定向排列,充分利用石墨烯径向方向优异的力学性能,并且改善石墨烯在基体中的分散性,而且石墨烯/铝界面结合性较好,石墨烯起到了良好的增强效果。