石墨烯含量对石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料微观组织和力学性能的影响

摘要

低温球磨分散结合真空热压烧结工艺制备了石墨烯增强的Al-15Si-4Cu-Mg基复合材料.采用扫描电镜、X射线衍射、能谱分析和透射电镜表征了复合材料微观结构,通过抗拉强度和硬度测试,研究了石墨烯添加量对石墨烯/Al-15Si-4CuMg复合材料微观组织和力学性能的影响.结果表明:当石墨烯质量分数分别为0. 4%和0. 8%,石墨烯沿基体晶界均匀分布,钉扎晶界,石墨烯与Al-15Si-4Cu-Mg基体界面结合良好,初晶β-Si、Mg2Si和Al2Cu相弥散分布于基体中.当石墨烯质量分数上升至1%,石墨烯分散困难,过量石墨烯富集于晶粒边界处,诱发脆性鱼骨状Al4Cu2Mg8Si7相沿晶界析出.当石墨烯质量分数为0. 8%时,石墨烯/Al-15Si-4Cu-Mg复合材料的拉伸强度和硬度分别达到321 MPa和HV 98,相比纯Al-15Si-4Cu-Mg复合材料分别提高了19. 3%和46. 2%;当石墨烯质量分数为0. 4%时,复合材料的屈服强度高达221 MPa,硬度和塑性亦获得明显改善.