PDF《石墨烯/Al 复合材料的微观结构及力学性能》

从图 6(a)中也可以明显看出,除了 Al 衍射峰 外,没有发现 Al2O3 物相存在,复合粉体在乙醇溶液 分散、真空干燥及球磨过程中未被明显氧化,真空及 图4乙醇溶液分散和球磨后石墨烯/Al 复合粉体的 SEM 像Fig.

4 SEM image of graphene/Al composite powder dispersed by alcohol solution and ball milling 第25 卷第

6 期 李多生,等:石墨烯/Al 复合材料的微观结构及力学性能

1501 图50.5%石墨烯/Al 复合材料的 SEM 像及 EDS 谱Fig.

5 SEM image(a) and EDS spectrum(b) of 0.5% graphene/Al composite in area A 氩气气氛环境保护效果较好.从图 6(b)可以看出,不 同体积分数的石墨烯/Al 复合材料的衍射峰与复合粉 体的 XRD 谱相似(见图 6(a)),只有铝的衍射峰,没有 出现石墨的 26.6°特征衍射峰和 Al2O3 衍射峰,因此, 石墨烯在热压烧结过程中没有发生团聚,依然保持在 复合粉体中的分散状态.由图

5 可知,复合材料中含 有有少量氧元素,由于含量少,反应生成的 Al2O3 也少,这也可能是复合材料的 XRD 谱中未出现 Al2O3 物相衍射峰的原因.从图

6 还可以看出,复合材料中 没有出现 Al4C3 脆性相, 石墨烯/基体的界面结构良好. KENNEDY 等[20] 研究发现,在705 ℃时,铝和石墨才 开始发生反应生成 Al4C3,而本实验中热压烧结温度 为580 ℃,远低于铝和石墨的反应温度,故铝粉颗粒 和石墨烯不会发生反应生成 Al4C3 脆性相. 2.2 石墨烯/Al 复合材料的拉伸断口分析 图7所示为不同石墨烯体积分数的复合材料断口 SEM 像.图7(a)所示为含 0.5%(体积分数)石墨烯/Al 复合材料的断口形貌,可以看出,断口较致密,含有 图6复合粉体及石墨烯/Al 复合材料的 XRD 谱Fig.

6 XRD patterns of composite powder(a) and graphene/ Al composites(b) 少量微孔洞,同时可以看到较大韧窝,断口具有较大 宏观应变,为典型的韧性断裂,说明经过冷压和热压 烧结工艺,铝颗粒紧密地黏合在一起,增强了铝颗粒 之间的结合作用;

石墨烯含量少,对复合材料的增强 效果不明显,断口含有韧窝和撕裂棱,显示韧性断裂 特征.随着石墨烯含量的增加,复合材料断口的韧窝 小而浅,撕裂棱变细变小,微孔洞也变少,显微组织 更加致密,没有发现石墨烯增强体从基体中拔出或脱 落(见图 7(b)和(c)). 为进一步研究石墨烯在铝基体中的存在和分布, 对2%石墨烯/Al 复合材料进行 EDS 能谱分析, 如图

8 所示.从图 8(a)可以看出,断口表面处有较清晰的片 状物分布在铝基体上,界面结合较好,可能为加入的 增强体石墨烯片.图8(b)所示为该片状物所属微区域 A1 的EDS 能谱.从图 8(b)可以看出:该区域碳元素峰 较高,证明该片状物即是添加的石墨烯,表明复合 中国有........