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304不锈钢是一种用途极为广泛的金属材料,具有良好的抗腐蚀性能、耐低温强度和机械加工特性,广泛应用于核工业、航空制造业、建筑业、医疗、化工和食品加工行业。然而低的导热系数导致其热加工温度高,从而产生表面硬化等严重问题,最终限制了其更广泛的应用。石墨烯作为一种新型的二维(2D)材料,拥有高达5300 W·(m·K)-1的导热系数。镍作为一种廉价的金属,拥有良好的耐腐蚀性能。因此,制备镍-石墨烯复合材料将拥有高的导热性能和良好的耐腐蚀性能。论文以制备高导热性及良好耐腐蚀性能的复合导热材料为目标,采用304不锈钢为基材,以金属镍为连续相,以石墨烯为分散相,制备了镍-石墨烯/304不锈钢复合材料。研究分散剂对石墨烯分散性能的影响,研究电沉积时间对镍-石墨烯/304不锈钢复合材料导热性能的影响,研究碳材料结构(石墨烯、碳纳米管和石墨)对镍-碳/304不锈钢复合材料导热性能的影响。同时,研究电沉积时间对镍-石墨烯/304不锈钢复合材料耐腐蚀性能的影响,研究碳材料结构(石墨烯、碳纳米管和石墨)对镍-碳/304不锈钢复合材料耐腐蚀性能的影响。其研究结果如下:(1)揭示了分散剂对石墨烯分散性能的影响规律。采用不同的分散剂对石墨烯进行超声分散,而后静置观察。羧甲基纤维素钠(CMC)拥有最佳的分散效果,其次是阳离子表面活性剂类的分散剂的分散效果,紧接着是阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂类的分散剂的分散效果,最差的是非离子表面活性剂类的分散剂的分散效果。CMC的分散效果相当于未添加任何分散剂的3.2倍,而非离子表面活性剂类的分散剂比未添加任何分散剂的分散效果还差。(2)获得了电沉积时间对镍-石墨烯/304不锈钢复合材料导热性能的影响规律。随着电沉积时间从1 min增加到5 min,再增加到30 min,镍-石墨烯/304不锈钢复合材料的导热系数也从14.834 W·(m·K)-1增加到15.192 W·(m·K)-1,再增加到15.284W·(m·K)-1,这是由于镍-石墨烯复合镀层中石墨烯含量随着电沉积时间的增加而增加。(3)阐明了碳源对镍-碳/304不锈钢复合材料导热性能的影响规律。镍-石墨/304不锈钢复合材料拥有最佳的导热性能,其导热系数高达16.020 W·(m·K)-1,镍-石墨烯/304不锈钢复合材料的导热性能其次,其最大导热系数为15.284 W·(m·K)-1、而镍-碳纳米管/304不锈钢复合材料的导热性能最差,其最大导热系数为14.672 W·(m·K)-1。然而,这三类镍-碳/304不锈钢复合材料的导热性能均优于304不锈钢(14.610 W·(m·K)-1)和镍/304不锈钢(12.944 W·(m·K)-1)的导热性能,这归因于石墨烯、碳纳米管和石墨良好的导热性能,在热量传递的过程中有利于导热通道的构建来提高热传递性能。(4)研究了碳源对镍-碳/304不锈钢复合材料耐腐蚀性能的影响。在镍-碳/304不锈钢复合材料中,镍-石墨烯/304不锈钢复合材料拥有最佳的耐腐蚀性能,其最小腐蚀电流密度为1.84×10-5A·cm-2,镍-碳纳米管/304不锈钢复合材料的耐腐蚀性能其次,其最小腐蚀电流密度为2.37×10-5A·cm-2,而镍-石墨/304不锈钢复合材料的耐腐蚀性能最差,其腐蚀电流密度为4.98×10-5A·cm-2。然而,这三类镍-碳/304不锈钢复合材料的耐腐蚀性能都略低于304不锈钢(5.28×10-6 A·cm-2)和镍/304不锈钢(1.94×10-6 A·cm-2)的耐腐蚀性能,这归因于石墨烯、碳纳米管和石墨的存在使复合镀层变得较为蓬松,同时碳材料的存在可细化镍的晶粒尺寸,从而导致镍-碳复合镀层中含有更多的晶界和晶面缺陷。综合导热性能和耐腐蚀性能而言,镍-石墨烯/304不锈钢复合材料的性能最佳。