文章标题:ZnO@GNPs/ZK60 复合材料制备及其性能研究
文章作者:孙晓杭 1,刘素清 1,安书江 1,刘 涛 2,王 卓 2,崔 凯 2
关 键 字:ZnO@GNPs/ZK60 复合材料;石墨烯纳米片;显微组织;力学性能;导热性能
文章摘要:
镁合金具有密度低、比强度高和导热性能良好等特点,但其强度和塑性较低,限制了工程应用。 为提升其综合性能,本研究以 ZK60 镁合金为基体,引入氧化锌包覆石墨烯(ZnO@GNPs)作为增强体,采用超声波辅助机械搅拌铸造法制备了质量分数为 0%、0.1%、0.3%、0.5%和 0.7%的 ZnO@GNPs/ZK60 复合材料。 利用金相显微镜、配备能谱仪的扫描电子显微镜、X 射线衍射仪、显微硬度计、微机控制电子万能试验机及激光导热仪对复合材料的微观组织、力学性能和导热性能进行了分析。 结果表明,适量的 ZnO@GNPs 能够均匀分布于镁基体中,有效促进晶粒细化并改善界面结合。当 ZnO@GNPs 含量为 0.7%时,复合材料的抗拉强度和伸长率分别达到 210 MPa 和 5.3%,较基体合金提高约 19.3%和 39.5%;当 ZnO@GNPs 含量为 0.5%时,硬度达到峰值 83.32 HV;当 ZnO@GNPs 含量为 0.3%时,复合材料的热导率达到峰值,为 112.19 W/(m·K),较基体合金提高 13.7%,之后随含量增加而下降。 综合分析表明,ZnO@GNPs 通过弥散强化 、晶粒 细 化 、界面 强 化 及 降 低 界 面 热 阻 等 多 重 机 制 ,显著 改 善 了 ZnO@GNPs/ZK60 复合 材 料 的 力 学 性 能 和 导 热性能。