石墨烯/银纳米复合材料的制备及抗菌性能研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨(GO),加入一定量的聚乙烯亚胺和硝酸银(PEI-Ag+)配位复合物,通过自组装法组装,利用硼氢化钠的还原性,制备石墨烯/银纳米复合材料。用紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、红外吸收光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、循环伏安法(CV)、扫描电镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)等手段对所制备的石墨烯/银纳米复合材料进行表征。以金黄色葡萄球菌和大肠杆菌为模型对纳米复合材料的抗菌性能进行研究。结果表明:银纳米粒子负载在石墨烯表面形成石墨烯/银纳米复合物材料,石墨烯/银纳米复合材料对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长具有较好的抑制作用,且抗菌性能稳定。当石墨烯/银纳米复合材料浓度为4和15 mg/m L时,分别对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌效果好。     

多壁碳纳米管增强银基复合材料的组织与性能

采用化学镀方法将银沉积在碳纳米管上,获得体积分数为8%的多壁碳纳米管/银(CNTs/Ag)复合粉末,通过高能球磨、压制烧结、热挤压粉末冶金手段制备了CNTs/Ag复合材料,并研究了复合材料的微观组织、导电率、抗拉强度及硬度。结果表明,化学沉积工艺能够显著改善CNTs和Ag之间的界面结合,进而提高CNTs/Ag复合材料的加工性能。与纯银比较,CNTs/Ag复合材料的抗拉强度增加了65%,硬度增加了近2倍,表明CNTs对银具有较好的强化作用。     

银合金及银复合材料的技术发展

介绍了国内外银合金及银复合材料的生产和技术现状,主要问题和发展趋势。     

石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料组织和性能的影响（英文）

采用粉末冶金法制备了多层石墨烯/银电接触复合材料,并系统研究了多层石墨烯含量对多层石墨烯/银复合材料微观组织、导电率、硬度及电弧侵蚀的影响。结果表明,复合材料密度随多层石墨烯含量的增加而减小。多层石墨烯含量为0.5%的石墨烯/银复合材料具有最佳的导电率,为84.5%IACS。当多层石墨烯含量高于2.0%以后,复合材料硬度降低幅度明显增大。多层石墨烯含量为1.5%的多层石墨烯/银电接触复合材料表现出最优异的抗电弧侵蚀性能。     

银-石墨烯新型电触头材料的合成与性能研究

采用化学沉积和粉末冶金方法,合成了一种新型石墨烯增强银基电触头材料(Ag-G),并对其微观结构、加工性能及物理性能进行分析。结果表明,Ag-G材料组织致密、均匀,退火态抗拉强度与断后伸长率分别达到128 MPa和12.1%。DC 25V/15A阻性负载条件下,与传统石墨增强银基电触头材料(Ag-C)比较,Ag-G材料质量损耗、电弧参数及接触电阻均较Ag-C材料偏低,且电寿命为Ag-C材料的2.5倍左右。因其具有优异的加工性能与电接触性能,Ag-G材料有望成为一种替代传统Ag-C的新型电触头材料。     

银-石墨烯新型电触头材料的合成与性能研究

采用化学沉积和粉末冶金方法,合成了一种新型石墨烯增强银基电触头材料(Ag-G),并对其微观结构、加工性能及物理性能进行分析。结果表明,Ag-G材料组织致密、均匀,退火态抗拉强度与断后伸长率分别达到128 MPa和12.1%。DC 25V/15A阻性负载条件下,与传统石墨增强银基电触头材料(Ag-C)比较,Ag-G材料质量损耗、电弧参数及接触电阻均较Ag-C材料偏低,且电寿命为Ag-C材料的2.5倍左右。因其具有优异的加工性能与电接触性能,Ag-G材料有望成为一种替代传统Ag-C的新型电触头材料。     

石墨烯含量对激光熔覆镍基熔覆层组织和性能的影响

目的 研究石墨烯(Gr)含量对镍基熔覆层组织和性能的影响,通过分析Gr含量对复合熔覆层的影响规律来确定Gr的最佳添加含量,同时进行横向、纵向等2个方向上的摩擦磨损测试,以分析扫描方向对摩擦磨损性能的影响。方法 采用预置粉末法制备石墨烯/镍基(Gr/Ni60)合金熔覆层,并针对Gr的质量分数分别为0%、0.3%、0.5%、0.8%、1%的复合涂层进行物相检测、微观组织、显微硬度、摩擦性能等方面的分析。结果 Gr的加入没有引起镍基熔覆层相组成的变化,主要组成相为γ?Ni、Cr7C3、Cr23C6。随着Gr含量的增加,复合涂层晶粒尺寸逐渐减小,晶粒明显细化,显微硬度由623.12HV逐步提升到828.65HV,横向磨损平均摩擦因数从0.65降至0.48,磨损率从7.5×10^?5mm³/(N.m)降至3.6×10^?5mm³/(N.m)。纵向磨损平均摩擦因数从0.70降至0.58,磨损率从5.7×10^?5 mm³/(N.m)降至4.5×10^?5 mm³/(N.m)。当Gr的质量分数为1%时复合涂层的晶粒尺寸与Gr的质量分数为0.8%时相比有所增加,且硬度和摩擦性能略有下降。当Gr的质量分数为0.8%时,复合涂层具有更好的晶粒结构、显微硬度和耐磨性,且横向摩擦性能优于纵向摩擦性能。结论 在镍基熔覆层中添加Gr可以起到明显的强化作用,过量添加Gr会使熔覆层的显微硬度和摩擦性能下降,在添加Gr之前熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,加入Gr之后磨损机制转变为黏着磨损和氧化磨损,并伴随磨粒磨损。     

多粒径颗粒对石墨烯/铝基复合材料组织及性能的影响

采用球磨和真空热压烧结结合的工艺制备石墨烯增强铝基(Gr/Al)复合材料,研究不同粒径铝粉混合对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,利用球体最密堆积原理设计的多粒径铝粉混合,M₁(1μm∶10μm按1∶1.5混合)和M₂(10μm与100μm按1∶1.5混合)的致密度均高于单一粒径的试样(S),M₂致密度达到96.2%。M₁试样抗拉强度和伸长率相较于S试样有所降低,M₂试样抗拉强度和伸长率均提高,其中伸长率提升31.8%。多粒径混合可促进分散小粒径铝粉和石墨烯,有效降低孔隙率,在减少原始颗粒界面的同时增加裂纹扩展路径,大尺寸粒径颗粒的加入使得复合材料的塑性大幅提升。     

压力对碳纳米管-银-石墨复合材料接触电压降的影响

采用粉末冶金法制备碳纳米管-银-石墨复合材料电接触材料,在带电状态下（10A／cm^2）,研究了压力对碳纳米管-银-石墨复合材料接触电压降的影响,结果表明：当压力较小时（10N／cm^2,5N／cm^2）,由于电刷的跳动产生火花,导致复合材料接触电压降较大;随压力增加,复合材料电刷和换向器的实际接触面积增大,接触电阻减小,电刷的接触电压降下降;由于碳纳米管的研磨作用,阻止了润滑膜随磨损时间延长而增厚,使电刷的接触电压降维持在一个较稳定的数值上。     

石墨烯及石墨烯/金属层状复合材料辐照损伤性能进展

随着航天器、核动力船舶、核聚变发电等领域的不断发展,不仅要求材料拥有优异的性能,还要求材料在极端条件下(辐照、高温等)仍满足正常工作。那么如何保证材料在长时间辐照条件下的使用寿命？设计和制备抗辐照性能强的金属复合材料已成为国防领域和核聚变发电的热点问题,此外,金属及其复合材料在辐照条件下的结构演化、性能变化及内在机理也是设计、制备抗辐照材料的关键所在。石墨烯具有优异的抗辐照能力,将石墨烯加入金属中又将会产生什么新变化呢？本文综述了离子辐照技术在石墨烯/金属复合材料及石墨烯的裁剪、修饰改性、结构设计及产业功能化等方面的研究进展。进一步理解石墨烯/金属复合材料辐照后的机理,为石墨烯/金属复合材料在核工业的应用提供理论依据。     

Ag/La2NiO4复合触点材料的制备与性能

利用传统的陶瓷制备工艺制成La2NiO4类金属导电陶瓷,将其与银粉混合制成Ag/La2NiO4复合触点材料,该材料具有电阻率较小,加工性好等特点.X射线衍射分析发现La2NiO4陶瓷在电弧烧蚀作用下相结构不发生变化,具有高的化学稳定性.模拟电寿命实验测得触点材料转移和烧蚀量小,表面抗烧蚀性好.与通用的Ag/CdO和Ag/SnO2触点材料比较,Ag/La2NiO4性能较佳,是一种可以取代Ag/CdO的新型触点材料.     

氧化石墨烯对纳米金属陶瓷复合镀层组织性能影响

目的 提高纳米金属陶瓷复合镀层硬度、耐磨性,以及耐蚀性。方法 在镀液中添加了氧化石墨烯(GO),在合金的基体上制备了Ni-TiN-GO的复合镀层,并对镀层组织结构、成分、显微硬度、耐磨性和耐蚀性进行表征及分析,探究GO的添加量对其组织性能的影响,确定最适宜的GO添加量。结果 最适宜GO含量为0.3 g/L,所得镀层表面平整致密,与基体结合良好,厚度为8.64 μm。晶面表现为双择优取向,晶粒尺寸最小,显微硬度最大,分别为22.8 nm和1 529.1HV。摩擦磨损测试表明摩擦因数为0.8,主要以磨粒磨损为主,具有良好耐磨性能。Ni-TiN-0.3g/LGO复合镀层自腐蚀电流密度较基体和Ni-TiN镀层下降1个数量级,在经过96 h的盐雾试验后,镀层未见开裂,只附着少量腐蚀产物,表现出良好的耐蚀性。结论 当GO的添加量为0.3 g/L时镀层表面最为致密,缺陷减少,并且通过其较大的比表面积可阻碍腐蚀离子通过,进而提高镀层耐蚀性。GO通过在镀液中与Ni²⁺结合形成复合物共沉积到孔隙缺陷处,同时GO弥散分布于镀层,提供了大量的形核位点,镀层晶粒尺寸下降,因此镀层硬度提高,并且由于GO具有一定自润滑能力,镀层的耐磨性提高。     

制粉工艺对制备银/石墨电触头材料性能的影响

采用机械混粉、化学包覆粗石墨和球磨纳米石墨制备银/石墨混合粉，经冷压、烧结、复压工序，制备了AgC5触头材料。性能测试和组织分析表明：包覆纳米石墨纳米石墨工艺，制备得到了组织更均匀的银/石墨触头材料，同时，材料的电磨损性能有了较大的改善。     

TiB2含量对TiBx/Ti合金涂层组织及摩擦学性能的影响

目的 在Ti-47Zr-5Al-3V(以下简称T47Z)表面制备TiBx/Ti合金复合涂层,以提高合金的摩擦学性能。方法 采用等离子弧熔覆技术在T47Z合金表面熔覆不同配比的(TiB2+Ti)粉末,制备TiBx陶瓷相增强钛合金复合涂层,使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、维氏硬度显微计和UMT-2摩擦磨损试验机对涂层微观组织、硬度及摩擦磨损性能进行测试研究。结果 涂层厚度约2 mm,无裂纹、气孔等缺陷,涂层的基体组织为α相,针状、棒状的TiB增强相和颗粒状的TiB2增强相均匀分布于α相中。随着TiB2含量的增加,涂层基体组织无明显变化,增强相的数量增加,尺寸逐渐变大。涂层的表面硬度最高可达893.4HV0.2,约为基体的2.07倍。涂层的耐磨性相较基体均获得不同程度的提升,当TiB2的质量分数为40%时,涂层的耐磨性提升最为显著,相较基体提高了53.7%。T47Z合金的磨损机理为严重的黏着磨损和磨粒磨损。TiB2的质量分数为10%的涂层,其磨损机理以黏着磨损为主,磨粒磨损为辅。随着TiB2含量的增加,涂层的磨损机制逐渐转向磨粒磨损。结论 通过控制粉体中TiB2的含量,能够利用等离子弧熔覆技术在钛合金表面制备TiBx/Ti合金复合涂层,尤其当TiB2的质量分数为40%时,涂层的硬度及耐磨性能均获得大幅度提升。因此,运用等离子熔覆技术制备陶瓷相增强金属基复合涂层可切实有效地提高钛合金的硬度及耐磨性能。     

球磨时间对石墨烯/铜材料组织和性能的影响

采用机械球磨湿磨方法在不同球磨时间下将0.5wt%石墨烯与纳米铜粉混合,然后通过等离子烧结（SPS）方法制备石墨烯/铜（G/Cu）复合材料。利用SEM、XRD等对球磨过程中复合颗粒形貌及其组织结构变化规律进行分析,发现当球磨时间的延长至8h,石墨烯在铜基体中有更好的结合和分布,性能改善相对最佳,G/Cu的拉伸屈服强度为183MPa,较纯铜提高52.5%;压缩屈服强度也由纯铜的150MPa提高到了365MPa,提升近1.4倍;均值硬度也提高到了135HV,导电率IACS达到了66.5%,综合性能得到明显提高。     

Influence of operation number on arc erosion behavior of Ag/Ni electrical contact materials

Arc erosion behavior of Ag/Ni materials with different operation numbers was investigated by OM, 3DOP and SEM. The results indicated that the arc erosion of Ag/10Ni electrical contact material fabricated by sintering? extrusion technology was more and more serious with the operation numbers increasing from 1000 to 40000. With the same operation numbers, the arc erosion on anode was more serious than that on cathode. Besides, the pores preferred to emerge around the arc effect spot during the first 10000 operations. And the morphology of the molten silver on cathode and anode was different due to the action of gravity and arc erosion. Furthermore, the relationships among arc energy, arc time, welding force, electric resistivity, temperature and mass change on contacts were discussed, which indicated that the mass loss on cathode was mainly caused by the fracture of molten bridge.     

纳米复合银-金刚石电接触材料的制备及性能

采用高能球磨及热压方法制备银-金刚石合金，研究了金刚石添加相对银基触头材料组织、性能的影响。结果表明，高能球磨法能使金刚石粒子均匀分布在银基体内部，真空热压后，银基体内部的金刚石粒子呈纳米态分布。热压块体的密度能达到理论密度的94％以上。金刚石粒子的含量不同导致合金密度和硬度的变化。     

WC含量对激光熔覆NiCrBSi-WC复合涂层显微结构及力学性能的影响

目的 为盾构、勘探及采矿等高载荷严苛磨损条件下的构件表面防护提供一种新的涂层方法。方法 以激光熔覆技术为手段,在NiCrBSi粉末中混入30%~80%（体积分数）的球形WC颗粒,用以制备NiCrBSi-WC复合涂层。研究了WC颗粒含量对涂层显微组织形成、硬度、断裂韧性和耐磨性的影响规律。采用SEM分析了涂层的显微组织;通过显微维氏硬度计测试涂层的硬度;通过压痕法测试涂层的断裂韧性;采用磨粒磨损试验表征涂层的耐磨性。结果 当WC颗粒体积分数低于60%时,熔融金属的黏度较低,密度更大的WC颗粒会沉淀,导致涂层表层的WC颗粒含量较低;当WC颗粒体积分数介于60%~80%时,WC颗粒在涂层内均匀分布,涂层内无气孔及裂纹等缺陷。当WC颗粒体积分数达到80%时,熔体黏度过大,使气体难以及时逸出,在涂层内形成大量气孔。随着WC体积分数由30%上升到80%时,涂层的平均硬度由67HRC提高到85HRC。涂层的断裂韧性随WC含量的提高,出现先升高后下降的反常现象。60%WC含量的复合涂层表现出最佳的耐磨性,比滚刀常用材料H13钢提高约9倍。结论 采用常规激光熔覆技术时,添加40%~60%范围内的硬质陶瓷颗粒,可获得硬质颗粒分布均匀且耐磨性与抗冲击性能优异的复合涂层。