石墨烯强化铜铌复合线材的研究

采用粉末套管法和集束拉拔技术,成功制备出石墨烯包覆铌粉增强Cu-Nb(7~3芯)的复合线材(Cu-Nb-C)和纯铌粉增强Cu-Nb(7~3芯)的复合线材(Cu-Nb)。对两种复合线材的芯丝组态、微观组织进行表征,结果表明,引入石墨烯掺杂的CuNb-C线材的芯丝形态较规则、分布较均匀,这是由于石墨烯优异的润滑特性很好地协调了Cu基体和Nb芯丝之间的塑性变形。对不同尺寸的Cu-Nb-C线材和Cu-Nb线材力学性能和导电性能进行测试,结果表明,相比于Cu-Nb线材,Cu-Nb-C线材的力学强度虽然仅提高了几十兆帕,但其导电性明显增强,提高了近9%。石墨烯本身优异的特性及线材芯丝的均匀分布是其导电性提高的主要原因,本实验研究可为发展新一代高强高导Cu-Nb复合线材提供一些理论依据和实验基础。

石墨烯改性PLA木塑复合材料性能探究

采用石墨烯与聚乳酸(PLA)复合制成木塑复合材料。对复合材料进行表征分析,和力学性能、热稳定性、吸水性以及断裂面的变化进行研究,得出结论,添加石墨烯后复合材料性能均有所提高。

不同增强粒子对PLA/TPU复合线材力学性能的影响

聚乳酸(PLA)因具有优异的生物相容性而备受关注,但其制品脆性大、韧性不佳,应用范围受限.本文分别以还原氧化石墨烯(rGO)、纳米SiO_(2)和rGO-SiO_(2)作为增强粒子制备了rGO/TPU/PLA、SiO_(2)/TPU/PLA、rGO-SiO_(2)/TPU/PLA等3种复合线材,研究FDM成型件力学性能变化规律,探究不同粒子的增强增韧机理.研究结果表明:当rGO的加入质量分数控制在3%以下时,拉伸强度会有所增加,当超过3%时,因石墨烯局部团聚导致其韧性明显下降;纳米SiO_(2)的加入改善了PLA与TPU界面结合性,使得韧性大幅度增加,而拉伸强度略有增加;与单一增强粒子相比,SiO_(2)和rGO结合在一起改善了其在基体中的分散效果,rGO-SiO_(2)杂化粒子的增强增韧效果更佳,FDM成型件的抗拉强度、韧性均得到了明显提升.

尺寸变化对Cu-Nb/C复合线材微观组织及性能的影响

采用集束拉拔技术制备出石墨烯包覆铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材,线材尺寸为Φ2.0mm时,强度接近400 MPa,导电率达到83%IACS.选取不同尺寸线径(Φ3.0 mm、Φ2.4 mm、Φ2.0 mm)的复合线材,采用XRD衍射仪和SEM扫描电镜等测试手段表征了不同尺寸线材的衍射峰强度、微观组织.结果表明Cu-Nb/C复合线材不易形成一种沿Nb<110>方向的锐利织构.随着线材尺寸的减小,芯丝粉末流动性及变形差,其分布不规则,扭曲、拉伸,甚至出现了空洞,铌粉受压后大面积流出,附着在芯丝表面.最后通过σ-ε曲线图和R-T曲线图可以看出,随着线材直径的减小,抗拉强度增大,导电性降低,变形过程符合铜基复合材料的塑性变形机制.且断口明显看到粉末与铜基体完处于分离状态,没有冶金结合,只是通过较弱的机械力结合在一块,因此复合线材的强度不高,脆性较大.

基于响应面法的PLA/石墨烯/SiC复合线材挤出参数优化

利用单螺杆挤出机制备PLA/石墨烯/SiC复合线材,并基于响应面法对比模口温度、主轴转速以及石墨烯含量对复合线材导电性能的影响,通过分析微观形貌及石墨烯/SiC在PLA基体中分布状态,揭示其内部三维导电网络形成机理。结果表明:复合线材中石墨烯含量、模口温度和主轴转速对PLA/石墨烯/SiC复合线材电导率的影响极显著。模口温度为125℃、石墨烯含量为7%时,复合线材内部形成较好的三维网络结构。优化的试验方案为:石墨烯含量7.72%、模口温度125.77℃、主轴转速14.89 r/min。通过实验证明结果可靠。

石墨烯掺杂对Cu-Nb复合线材微观结构及性能的影响

采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术成功制备出了石墨烯包覆铌粉增强Cu-Nb的7芯复合线材及纯铌粉增强Cu-Nb的7芯复合线材。通过优化热处理工艺,线材在塑性变形过程中的断芯现象得到了明显的改善,尤其是石墨烯包覆铌粉增强Cu-Nb复合线材,其芯丝分布较为规则和均匀,协调变形能力较好。通过对不同尺寸(Φ2.49 mm、Φ2.29mm、Φ2.02mm、Φ1.84mm)的2种线材的微观结构、力学性能及电学性能的分析,结果表明,相比同尺寸条件下纯铌粉增强Cu-Nb线材,石墨烯包覆铌粉增强Cu-Nb线材的力学性能虽然仅提高了几十个MPa,但其导电性明显增强,接近10%IACS,最后分析了2种不同尺寸线材的塑性变形机制及引起线材性能变化的微观机理。

石墨烯/聚乳酸3D打印复合线材制备及性能研究

采用熔融挤出成型工艺制备了石墨烯/聚乳酸复合线材,研究了模口温度、螺杆转速等工艺参数对复合线材导电性能的影响;研究了不同石墨烯含量对复合线材综合性能的影响;最后进行了石墨烯/聚乳酸复合线材3D打印实验。研究结果表明:只有当模口温度高于195℃时,才能获得表面光滑无气孔缺陷的线材;复合线材电导率随着模口温度和螺杆转速的增加,先增大后减小,合适的模口温度为200～210℃,螺杆转速为13～17 r/min。石墨烯/聚乳酸复合线材拉伸强度和断裂伸长率随着石墨烯含量增加而增大,当石墨烯质量分数为9%时,电导率最高,达到2.7×10^(-2) S/cm。在FDM打印实验中发现:添加石墨烯5%时,其抗弯强度提高了57.1%。与石墨烯/PLA复合线材相比,打印试样的电导率有所提高。

聚乳酸/氧化石墨烯纳米复合材料体系用马来酸肝接枝聚乳酸相容剂

本文研究了马来酸肝接枝聚乳酸相容剂(PUgMA)对聚乳酸(PIA)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料体系形态、热性能及阻隔性能的影响.氧化石墨烯由石墨片通过改进的Hummer法合成。纳米复合材料通过溶液铸造法在PLA中掺杂氧化石墨烯制得。通过傅里叶变换红外线光谱分析、扫描电子显微镜及原子力显微镜验证单层氧化石墨烯的形成。测试结果表明,PLA中含有3wt%GO和3wt%PLAgMA时,弹性模量G具有最大值,这说明在相容剂存在下GO有较好的分散性,因此纳米复合材料具有较好的耐热性和阻隔性。

Cu-Nb-C-Nb多芯复合线材的制备及表征

采用粉末套管工艺,结合集束拉拔技术制备出了石墨烯包覆铌粉末增强Cu-Nb的多芯复合线材(3#)、石墨烯未包覆铌粉末增强Cu-Nb多芯复合线材(4#)、及纯铌粉增强Cu-Nb多芯复合线材(5#) 3种结构复合线材。通过优化热处理工艺发现,线材在750℃/60h热处理后,与线材的Nb (110)衍射峰强度相比加工态样品发生了明显的增强。微观结构及EDS能谱分析说明,高温热处理有利于Cu/Nb界面之间的轻微扩散,增加了界面的结合强度,线材的塑性和韧性得到了明显改善。通过对3种线材微观结构、力学性能及电学性能的分析表明,石墨烯包覆铌粉末的Cu-Nb-C-Nb线材导电性能优于其它2种线材。最后,分析了3种不同线材的塑性变形机制及引起性能变化的微观机理。提出了进一步优化工艺,为高强高导多元结构复合线材的制备开创了一种全新的方向。