【摘 要】
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本课题采用了粉末连续挤压法来制备Al-Gr复合材料,即首先把铝粉和石墨烯粉体混合均匀,然后将混合粉末加入Conform连续挤压机中,利用挤压轮与靴座内壁之间的摩擦力把铝石墨烯复合粉体连续送入挤压腔体,摩擦力自然加热粉体到半熔化状态,在封闭的腔体内压实从模孔连续挤压出Al-Gr复合杆材,进一步通过冷拉拔制备不同直径的Al-Gr复合细线。为了考察混粉方法对成形Al-Gr复合材料的性能影响,本课题分别采
【基金项目】
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中国航空发动机集团公司北京航空材料研究院提供的横向课题“铝基复合导线连续挤压技术研发”；
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本课题采用了粉末连续挤压法来制备Al-Gr复合材料,即首先把铝粉和石墨烯粉体混合均匀,然后将混合粉末加入Conform连续挤压机中,利用挤压轮与靴座内壁之间的摩擦力把铝石墨烯复合粉体连续送入挤压腔体,摩擦力自然加热粉体到半熔化状态,在封闭的腔体内压实从模孔连续挤压出Al-Gr复合杆材,进一步通过冷拉拔制备不同直径的Al-Gr复合细线。为了考察混粉方法对成形Al-Gr复合材料的性能影响,本课题分别采用两级固相混粉法和液相混粉法制备Al-Gr复合粉体。测试了不同Al-Gr复合杆材及冷拉线材的抗拉强度和电导率,用扫描电镜观察拉伸试样断口,结合透射电镜显微组织结构分析,发现石墨烯与铝基体之间界面结合良好,未出现严重界面反应;在复合材料受力变形过程中石墨烯起到了钉扎位错、阻碍位错运动的作用,在复合材料断裂过程中石墨烯的断裂和拔出机制共存,从而在提高复合材料强度的同时保持良好的塑性,由于石墨烯分散均匀,未造成基体严重晶格畸变,固对其导电率影响甚小。固相混粉制备的Al-Gr复合杆材抗拉强度随着石墨烯含量的增加而增大,石墨烯含量从0.25wt.%增至2.0wt.%,其抗拉强度由87.46 MPa提升至118.22 MPa,相比纯铝基体（83.86 MPa）分别提升了4.3%和41%。Al-Gr复合杆材的电导率随石墨烯含量增加而降低,但Al-0.5wt.%Gr复合杆材电导率仍保持62.28%IACS,相比基体纯铝（63.62%IACS）仅下降2.1%。Al-Gr复合材料的抗拉强度随冷拉拔变形量的增加而增大,当变形量达到98%时,各Al-Gr复合细线的抗拉强度相对纯铝增幅达到70%以上,电导率变化幅度不大,Al-0.5wt.%Gr复合细线的电导率整体保持在60%IACS附近。液相混粉制备的Al-0.5wt.%Gr复合材料抗拉强度达到109.49 MPa,电导率为60.33%IACS,其综合性能得到明显提升。当冷拉拔变形量96%时,其复合细线抗拉强度达209.1 MPa,电导率为60.36%IACS,综合性能超过同变形量下各固相混粉制备的Al-Gr复合细线。不同变形量下的Al-0.5wt.%Gr复合细线进行200℃低温退火1 h,对其抗拉强度影响较小,电导率略有增长且整体保持稳定。变形量约96%的Al-0.5wt.%Gr复合细线退火后其抗拉强度保持在194.1 MPa,电导率约为60.79%IACS,综合性能优异。本论文共计包含图56幅,表10个,参考文献70篇。
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