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《Intermetallics》李冬梅等工作:石墨烯增强非晶复合材料 实现强度-塑性协同。

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-02-21  浏览次数:2976
大块非晶合金(BMG)具有高强度、高弹性极限、高硬度和耐腐蚀等优良性能而受到广泛关注和研究。然而,BMG的室温塑性不足阻碍了其作为一种有前景的结构和工程材料的广泛应用。因此,在不影响强度的前提下提高BMG的延展性并获得优异的力学性能是其应用的必要条件。引入第二相调节剪切带的行为,已被证明是提高BMG塑性的有效方法。石墨烯被认为是一种很有前途的结构和功能材料,凭借其超高的强度和高韧性在许多领域得到应用。研究证明,石墨烯的引入可以有效调控非晶基复合材料的微观结构和性能。然而,对BMG/C(n)复合材料力学性能的相关研究鲜有报道。

重庆师范大学李冬梅教授课题组设计了一个带有储粉袋的模具,成功地制备了具有均匀微米级分布的BMG/C(n)复合材料。相关研究结果以“Enhancement of strength-plasticity synergy in a graphene metallic glass composite”为题在Intermetallics上发表。

研究人员采用吸铸法制备了大块非晶合金/石墨烯复合材料[BMG/C(n), (Zr60Ni20Al20)100-x(C(n))x(x=5,10,15)]。研究了不同Gr含量的复合材料的结构特征、力学性能和腐蚀行为,并对复合材料的强度、塑性和应变硬化性能的显著增强机理进行了评价。为获得性能优良的金属玻璃基复合材料提供了有益的参考。结果表明,该方法制备的复合材料具有双相结构,并结合了石墨烯和非晶合金的优异性能。力学性能测试结果表明,增加石墨烯含量可显著提高复合材料的塑性和硬度,且不影响BMG基体的高强度。添加15%的石墨烯时,BMG/C(n)复合材料的塑性比基体提高了约7倍,同时保持了2.25GPa的高强度。石墨烯在BMG基体中分散良好,随着石墨烯含量的增加,BMG基体的塑性和硬度显著增加,同时保持较高的断裂强度。该研究为制备具有优异强度塑性协同性能的BMG复合材料提供了一条可行的途径。



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