石墨烯、鎳、納米復合材料-為什么選擇它們呢？

納米復合材料

   鎳是一種重要的工業材料，鎳基合金和鎳基復合材料被廣泛應用于各個工業領域。尤其是航空航天和化工領域，因為它們強度高、耐腐蝕性好和高溫穩定性好。

   石墨烯被認為是目前世界上強度最高的材料。它具有由單層碳原子組成的平面六邊形結構，有優良的導電性、導熱性、高楊氏模量和拉伸強度、高硬度和低密度等特性。而且，它的大規模生產成本要比碳納米管低的多。這些優點使石墨烯成為理想的納米復合材料增強體。鎳和石墨粉的潤濕性好，同時它也不易與碳元素反應生成穩定的碳化物相。

   石墨烯-鎳-納米復合材料“試戀”-試煉

   胡增榮等人借助激光燒結法，將石墨烯、鎳、納米復合材料完美的融合在一起，制備出石墨烯增強鎳基納米復合材料，預期其會有優異的機械性能、耐腐蝕性能以及硬度。

   試驗材料：(1)AISI4140(相當42CrMo)合金結構鋼板材，大小：10×10×2.5（mm）；(2)鎳粉，平均顆粒直徑小于1μm；(3)多層富羧基(COOHrich)石墨烯納米片(平均尺寸小于2μm)。

   試驗方法：將鎳粉、石墨烯和分散劑聚乙烯醇(PVA)按比例加入去離子水中，在120℃下，使用磁力攪拌器攪拌12h，制成溶液用于涂制樣品。把預涂樣件放到充滿氮氣的透明燒結盒中，用IPG光纖激光系統進行燒結，燒結工藝參數如下:頻率50kHz，激光功率75W，光斑直徑0.8mm，掃描速度2mm/s，掃描間距0.25mm。

   石墨烯-鎳-納米復合材料的完美結合

   (1) 石墨烯和基體鎳有很強的界面結合強度，這更有助于石墨烯對基體進行強化；

   (2) 在石墨烯-鎳納米復合材料變形時，石墨烯將會承擔主要載荷，并且可以阻礙位錯移動，從而提高材料的抗變形能力；

   (3) 同時在激光燒結的快速熔凝過程中，硬質石墨烯片增加了熔池的晶核數量，增大了熔融金屬的形核率，也使晶粒更加細化，實現強度提高；

   (4) 添加5%石墨烯的激光燒結鎳基復合材料維氏硬度的值約是激光燒結純鎳的3倍；

   (5)石墨烯-鎳納米復合材料在酸性溶液中的長效抗腐蝕性能明顯提高，好于激光燒結純鎳。

責任編輯：周婭