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。通常石墨烯片的表面能随层数的减少而增大,单层石墨烯极易团聚,多层石墨烯片的分散难度则相对较小6。高能球磨技术,特别是行星球磨可以实现多层石墨烯片在铜或银粉末中的良好分散,是报道中最常见的石墨烯分散工艺之一。在高能球磨过程中,混合粉末经过反复变形,断裂和冷焊过程,从而实现均混合,并且球磨粉末之间能够部分达到原子尺度上的键合7。为改善石墨烯纳米片的分散性,经常在球磨前对石墨烯粉末进行超声处理、表面改性或加入表面活性剂。石墨烯纳米片在范德华力作用下易于团聚,在液体介质中对超声处理后的石墨烯进行球磨处理,可以破碎团聚体,并且表面活性剂的存在有助于保持石墨烯纳米片的分散状态813。Chu等14研究人员采用高能球磨的方式将体积分数分别为3,5,8和12的少层石墨烯纳米片添加到纯铜粉中,当石墨烯的体积分数达到12时开始出现团聚。研究发现8体积分数的石墨烯均匀分布于基体中,复合材料的晶粒尺寸约4μm,远小于纯铜晶粒尺寸约为10μm,这表明石墨烯起到了细化晶粒作用。均匀分散的石墨烯能在晶界处有效钉扎位错,造成位错塞积,进而阻碍加工过程中再结晶晶粒长大,提高材料变形时位错移动的晶界阻力。韩国弘益大学Kim等15采用高能球磨结合和高速异步轧制合成多层石墨烯铜基复合材料,利用大塑性变形诱导产生的大剪切应变来加速石墨烯层片的纳米化和在铜基体中的分散,增加复合材料组织的均匀性,提高复合材料的力学性能。杨帅16使用高速球磨机和高剪切匀质机先合成了少层石墨烯和纳米铜粉的复合粉末,再经放电等离子烧结得到石墨烯铜基复合材料,材料屈服强度达到476MPa,高于普通纯铜约
f300MPa。国内外学者的研究结果说明,采用高能球磨技术制备石墨烯金属
基复合粉末,能够较好解决石墨烯在基体材料中的分散性问题,使复合材料组织更加致密细小,同时大幅度提升复合材料的力学性能。但由于高能球磨过程中猛烈持续的撞击,石墨烯片的结构容易遭到破坏,因此采用高能球磨分散方法时应注意球磨工艺如球料比例、球磨气氛或溶剂的选择、球磨速率和球磨时间等的控制和优化。因此,本项目选用行星式高能球磨技术,制备多层石墨烯银复合粉末,以便使多层石墨烯纳米片较为均匀弥散地分布在银基体中。
13石墨烯增强金属基复合材料力学性能的理论研究进展
石墨烯增强金属基复合材料的作用机理及规律目前仍没有统一
的结论。因此,开展对石墨烯增强金属基复合材料强化机理的研究,
探讨石墨烯增r
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