摘要: 石墨烯具有优异的力学性能、高导热系数和低密度，被公认为金属基复合材料(MMC)的理想增强材料。本文综述了石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，归纳了粉末冶金法、搅拌鋳造法及其他多种方法的研究现状。重点讨论了不同制备方法对石墨烯增强铝基复合材料组织和性能的影响。并对石墨烯增强铝基复合材料的工业化应用前景作了展望。

用真空压力浸渗法制备了新型三向正交碳纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,根据其内部纱线截面形状和机织结构特征建立了考虑界面作用的细观力学有限元模型,并将数值模拟与实验相结合研究了复合材料在经向拉伸载荷作用下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,铝基复合材料拉伸弹性模量、极限强度与断裂应变的实验结果,分别为120.7 GPa、771.75 MPa和0.83%。数值模拟的计算误差分别为-3.21%、1.75%和-9.63%,宏观应力-应变曲线的计算结果与实验曲线吻合得较好。在经向拉伸载荷作用下复合材料的基体合金与Z向纱之间的界面先发生失效,随着拉伸应变量的增大纱线交织处基体合金的损伤逐渐累积并先后发生Z纱和纬纱的局部开裂失效,在拉伸变形后期基体合金的失效和经纱断裂最终使复合材料失去承载能力。铝基复合材料的拉伸断口呈现出经纱轴向断裂以及纬纱和Z向纱横向开裂的形貌,起主要承载作用的经纱其轴向断口较为平齐且纤维拔出长度较短,复合材料经向拉伸时表现出一定的脆性断裂特征。

用粉末冶金法制备了分别用Al2O3、SiC颗粒增强的颗粒体积分数为25%的6061Al基复合材料, 在不同温度对其进行固溶-时效热处理, 通过拉伸曲线分析和断口SEM分析研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料拉伸性能的影响。结果表明, 低强度Al2O3颗粒不适合用于增强高强度的6061Al基体, 研究了增强颗粒与基体适配性对颗粒增强铝基复合材料强化机制的影响, 发现主要通过影响应力传递机制来影响复合材料性能, 揭示了适配性与增强颗粒开裂、复合材料屈服之间的关系, 得出增强颗粒相对于基体强度越高, 颗粒开裂越少, 并总结了一种表示增强颗粒与基体适配性关系的方法。