水丽等：石墨烯含量对石墨烯/A1-15Si-4Cu~Mg复合材料微观组织和力学性能的影响 ·1165. 域有沉淀相析出，这可能是与C元素润湿性较好的 强度，使载荷可以从铝基体有效传递到高强度的石 Si元素偏析到石墨烯与A1界面上，Si作为中间过渡 墨烯]，增强复合材料的强度.图3(b)显示石墨 元素可以改善“石墨烯-A”界面的润湿性15-1]，在 烯在基体中分散比较均匀，未观察到明显的团聚 一定程度上有助于提高GNFs与基体AI界面结合 现象 Cu 元素 质量分数/%原子分数/% C 26.40 53.02 N 36.40 32.55 0.65 0.56 Cu 36.55 13.88 Cu 10 jm E/keV 图2GNFs/A-15Si-4Cu-Mg复合材料的微观组织(a)和能谱分析(b) Fig.2 Morphology (a)and EDS-date analysis (b)of GNFs/Al-15Si-4Cu-Mg specimen with 0.8%GNFs:(a)SEM image:(b)EDS date analysis (b) 石悬给纳米 100nm 300nm 图3GNFs/A1-15Si-4Cu-Mg复合材料（质量分数0.4%）室温拉伸断裂后的微观组织 Fig.3 TEM images of GNFs/Al-15Si-4Cu-Mg composite (a)interface of graphene and matrix (b)GNFs dispersion in matrix 图4是石墨烯质量分数为1.0%的GNFs/Al- 出相为A山，Cu2 Mgs Si,AL,Cu2 Mgs Si,相偏聚于晶界 15Si-4Cu-Mg微观组织和X射线衍射图谱.分析显 处，晶界处有少量黑色夹杂物，说明当石墨烯质量分 示，在20=51.6°附近有一个特征衍射峰，代表Q相 数为1.0%时，石墨烯在基体中分散性变差，易团聚 (130)晶面（晶面间距约为0.052nm),Cu/Si原子 形成夹杂.偏析于晶界处的过量石墨烯，将会影响 个数比值为0.293s),与AL,Cu,MgSi,.相的Cu/Si 局部区域内Cu、Mg、Si元素在Al基体中的固溶度， 比值相吻合，据此可推断图4中呈鱼骨状亮白色析 在高温400~570℃范围，Cu、Mg、Si元素易固溶于 b ■AI Si ◆AL,Cu ▲AlCu,MgSi 1000 10m 20 40 60 80 100 20M9 图41.0%GNFs添加量GNFs/A1-15Si-4Cu-Mg复合材料形貌(a)与X射线衍射图谱(b) Fig.4 SEM image (a)and XRD pattern (b)of GNFs/Al-15Si-4Cu-Mg for 1.0%GNFs水 丽等: 石墨烯含量对石墨烯/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg 复合材料微观组织和力学性能的影响 域有沉淀相析出,这可能是与 C 元素润湿性较好的 Si 元素偏析到石墨烯与 Al 界面上,Si 作为中间过渡 元素可以改善“石墨烯鄄鄄 Al冶界面的润湿性[15鄄鄄18] ,在 一定程度上有助于提高 GNFs 与基体 Al 界面结合 强度,使载荷可以从铝基体有效传递到高强度的石 墨烯[17] ,增强复合材料的强度. 图 3( b)显示石墨 烯在基体中分散比较均匀,未观察到明显的团聚 现象. 图 2 GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg 复合材料的微观组织(a)和能谱分析(b) Fig. 2 Morphology (a) and EDS鄄鄄 date analysis (b) of GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg specimen with 0郾 8% GNFs: (a) SEM image;(b)EDS date analysis 图 3 GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg 复合材料(质量分数 0郾 4% )室温拉伸断裂后的微观组织 Fig. 3 TEM images of GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg composite (a) interface of graphene and matrix (b) GNFs dispersion in matrix 图 4 1郾 0% GNFs 添加量 GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg 复合材料形貌(a)与 X 射线衍射图谱 (b) Fig. 4 SEM image (a) and XRD pattern (b) of GNFs/ Al鄄鄄15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg for 1郾 0% GNFs 图 4 是石墨烯质量分数为 1郾 0% 的 GNFs/ Al鄄鄄 15Si鄄鄄4Cu鄄鄄Mg 微观组织和 X 射线衍射图谱. 分析显 示,在 2兹 = 51郾 6毅附近有一个特征衍射峰,代表 Q 相 (130)晶面(晶面间距约为 0郾 052 nm),Cu / Si 原子 个数比值为 0郾 293 [15] ,与 Al 4 Cu2 Mg8 Si 7 相的 Cu / Si 比值相吻合,据此可推断图 4 中呈鱼骨状亮白色析 出相为 Al 4 Cu2 Mg8 Si 7 ,Al 4 Cu2 Mg8 Si 7 相偏聚于晶界 处,晶界处有少量黑色夹杂物,说明当石墨烯质量分 数为 1郾 0% 时, 石墨烯在基体中分散性变差,易团聚 形成夹杂. 偏析于晶界处的过量石墨烯,将会影响 局部区域内 Cu、Mg、Si 元素在 Al 基体中的固溶度, 在高温 400 ~ 570 益 范围,Cu、Mg、Si 元素易固溶于 ·1165·