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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

国内外研究现状

从目前的研究来看，石墨烯展示出了作为增强体制备高性能铝基复合材料 的强大潜力，但是其增强效果距离理论值还有一定的差距。到目前为止，石墨 烯增强铝基复合材料的研究并没有取得突破性进展，制备方法相对单一。而且 因为石墨烯具有非常大的比表面积，表面能高，因而具有很强的团聚倾向，无 法均匀分散在铝基体中，已成为制约石墨烯增强铝基复合材料发展的关键因 素。因此在制备石墨烯增强铝基复合材料的过程中,关键的步骤就是将石墨烯均 匀地分散在铝基体中。目前常用的分散方法有高能球磨分散法和液态超声搅 拌分散法。但是高能球磨法往往会对复合材料造成严重的加工硬化，削弱石 墨烯的强化效果，而液态超声搅拌法虽然可以将石墨烯分散在铝基体中，但是 在高温铝熔体中石墨烯容易与铝发生反应生成铝碳化物，影响复合材料的性 能。针对石墨烯在铝基体中分散不均匀的问题本文提出了一种利用静电自组装 的方法将石墨烯均匀分散在铝基体表面，并利用复合粉体通过粉末冶金来制备 复合材料。

hummers 法[1]对原始石墨进行了有效的剥离，制得的氧化石墨烯层数较少。 并且氧化石墨烯上存在大量的含氧基团，使得氧化石墨烯带有很强的负电荷。 将其与表面处理后带正电的铝粉通过静电自组装混合后，氧化石墨烯可以均匀 的吸附在铝粉表面，且没有明显的团聚现象发生，实现了石墨烯的均匀分散。 表面活性剂的使用量对复合材料的组织和力学性能的影响非常显著，当活 性剂用量为 5 wt. %时，热压烧结过程中会有大量的活性剂残留在铝粉颗粒边 界处，形成较厚的碳层，使铝粉之间的 烧结性能下降，相比于活性剂使用量为 1 wt. %时其抗拉强度降低了 50 %，但是硬度略有提高。 复合材料的硬度抗拉强度随着石墨烯的含量增加，呈现出先增加后减少的趋势，石墨烯的添加量为 0.3 wt. %时其力学性能达到最佳，相比于纯铝其抗 拉强度提高了 22 %，硬度提高了 30 %。随着石墨烯含量的增加，复合材料的 断口形貌主要表现出脆性断裂和韧性断裂相结合的特征，其延伸率持续下降， 石墨烯主要分布在复合材料的界面处，呈现出明显的拔出和断裂状态。

2. 研究的基本内容