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石墨烯是目前为止测量过的最强的材料,作为增强体有很多的优势。但石墨烯缺陷的存在导致其实际性能与理论性能表现出很大的差距,通过一定手段对石墨烯缺陷进行修复起着至关重要的作用。本课题采用第一性原理方法计算了石墨烯空位和Si原子修复石墨烯空位对石墨烯/Al复合材料界面的影响。采用压力浸渗的方法制备了石墨烯/6061Al复合材料,探究了Si基过程控制剂和C基过程控制剂对石墨烯/Al复合材料显微结构和力学性能的影响。石墨烯空位的引入导致在石墨烯/Al复合材料界面形成C-Al键。随石墨烯空位数量增加,石墨烯/Al界面间距理论值从4.3?依次减小到2.9?;空位附近形成的C-Al键更强;界面粘附功理论值依次增大,界面结合性能越来越好;界面能理论值依次减小,界面变得越来越稳定。随石墨烯空位紧密度增加,石墨烯/Al界面间距理论值从2.9?增加到3.3?;界面处空位附近C原子得电子数和Al原子失电子数先增加后减小,空位附近形成的C-Al键先变强后变弱;界面粘附功理论值依次减小,界面结合性能越来越差;界面能理论值增大,界面变得不稳定。利用Si原子对石墨烯空位进行掺杂后,由于Si原子有向Al基体中的固溶的倾向,Si原子向Al方向显著偏移,在界面处形成Si-Al键。随Si原子掺杂石墨烯空位数量的增加,石墨烯/Al界面间距理论值从4.0?减小到3.7?;界面处形成的Si-Al键变强;界面粘附功理论值增大,界面结合性能越来越好;界面能理论值先减小后增大,界面先变得相对稳定,当掺杂Si原子数量超过一定数值后,界面变得不稳定。随Si原子掺杂石墨烯空位紧密度的增加,石墨烯/Al界面间距理论值从3.7?先增大到3.9?再减小到3.7?;Si原子失电子数先减小后增大,Si原子附近的Al原子得电子数减小,Si原子与Al原子之间的键合强度没有明显的趋势。界面粘附功理论值先增大后不变,界面结合性能变好,当紧密度达到一定值后,界面结合性能达到一稳定的状态;界面能理论值先减小后增大,界面先变得相对稳定,当掺杂Si原子紧密度超过一定数值后,界面变得不稳定。以二甲基硅油作为过程控制剂,球磨后Al粉发生明显的片化。二甲基硅油粘度对球磨后混合粉体中石墨烯缺陷的影响没有明显的变化趋势。经二甲基硅油对石墨烯进行改性后,石墨烯结构中sp3/sp2值从0.69下降到0.37,石墨烯缺陷减少。同时,在石墨烯结构中出现了C-Si。经固溶时效处理后的复合材料,以350 c St二甲基硅油改性的复合材料强度最高;以10 c St二甲基硅油改性的复合材料塑性较高,具有较好的综合力学性能。经退火处理后的复合材料,以100 c St硅油改性的复合材料具有最好的塑性,但强度较低;以10 c St硅油改性的复合材料具有最高的强度,但塑性较差。以有机物作为过程控制剂材料时,球磨Al粉会发生了冷焊现象。不同C基过程控制剂改性后石墨烯的缺陷差异较大,以有机物作为过程控制剂制备的复合材料硬度显著提高。