《表2 纯铝、0.1%纯石墨烯及镀铜石墨烯复合材料的力学性能》

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《石墨烯增强铝基复合材料的制备及性能》

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表2所列为纯铝、0.1%纯石墨烯-铝基复合材料和0.1%镀铜石墨烯-铝基复合材料的拉伸强度、抗弯强度以及伸长率，由表中可见，镀铜石墨烯-铝基复合材料的拉伸强度和抗弯强度均高于纯铝金属和纯石墨烯-铝基复合材料，但伸长率有所下降。进一步增加复合材料中镀铜石墨烯的含量，复合材料的力学性能随石墨烯含量的变化如图5（a）所示。复合材料的拉伸强度随镀铜石墨烯含量的增加而提高，当镀铜石墨烯含量为0.2%时，复合材料拉伸强度达到152.88MPa，随后镀铜石墨烯含量继续增加拉伸强度增长幅度逐渐下降。抗弯强度则在镀铜石墨烯含量增加到0.2%时达到最大值659.47 MPa，随后呈下降趋势；复合材料的伸长率在镀铜石墨烯的含量为0.1%时达到最大值44.5%，随后降低。镀铜石墨烯-铝基复合材料表现出优于纯铝金属和纯石墨烯-铝基复合材料的力学性能，得益于镀铜石墨烯表面层与铝基体的良好润湿性，促进了镀铜石墨烯与铝基体界面的良好结合，此外，由图5（b）可以看出，红色虚线框中的石墨烯作为增强相在铝基体中均匀分散，具有弥散强化作用，同时，从图5（b）中看到在石墨烯A点上铜的质量分数为8.36%，基体B点上的铜的质量分数为3.11%，证实了烧结过程中镀层中铜元素的扩散和固溶，起到了固溶强化作用，因此弥散强化和固溶强化的协同作用提高了镀铜石墨烯-铝基复合材料的力学性能。从伸长率的变化可知，纯石墨烯-铝基复合材料的伸长率比镀铜石墨烯-铝基复合材料提高了近20%。伸长率受到增强相和脆性相的影响，增强相作用几乎相同的情况下，镀铜石墨烯中的铜元素在烧结扩散过程中会生成CuAl2脆性相，该脆性相还需后续实验进一步验证，但是这一结果也说明，镀铜石墨烯用作增强相可以提高铝基复合材料的变形抗力，综合分析图5（a）的曲线变化趋势，不难发现0.1%~0.2%镀铜石墨烯的铝基复合材料具有较佳的力学性能。