石墨烯镀铜对铝基复合材料结构与性能的影响

2021-10-18杜晓明刘凤国

沈阳理工大学学报 2021年4期

李宁，杜晓明，刘凤国

(沈阳理工大学材料科学与工程学院，沈阳 110159)

铝基复合材料作为一种轻质金属基复合材料，具有高强度、低密度、导热性能优良、耐腐蚀、易加工等多种优点，被广泛应用于多个领域，如汽车制造业、航空航天工业、国防工业及兵器制造业等[1-2]。以常用的SiC、Al2O3、铝硅酸盐等作为增强相时，铝基复合材料无法同时获得多种优良性能，难以兼具低密度、良好的塑性和韧性等优良物理性能和力学性能，导致其应用受到一定限制。

石墨烯从被发现至今，受到了广泛关注，其作为一种新型材料，具有低密度、高热导率及良好的力学性能，被认为是金属基复合材料的最优增强相之一。石墨烯是由排列整齐的sp2杂化碳原子组成的二维平面蜂窝结构，将石墨烯作为增强相制备的铝基复合材料具有良好的塑性、韧性及较高的强度[3]。石墨烯增强铝基复合材料的强化机制包括热失配强化[4]、剪切滞后强化[5]、细晶强化[6]及Orowan强化等[7-8]。石墨烯作为增强相在金属基体中易发生团聚，该问题一直阻碍着以石墨烯作为增强相的复合材料研究开发工作的推进[9-10]。针对此问题，本文通过实验对增强相石墨烯进行化学镀，在石墨烯表面镀铜，将原本金属与非金属的界面结合转变为金属与金属界面结合，以此来改善石墨烯与金属界面的结合[11]，探究石墨烯含量及镀铜前后对铝基复合材料硬度、拉伸性能、摩擦磨损性能的影响。