石墨烯AZ91镁合金复合材料制备与性能研究

李红兰

摘 要：为掌握石墨烯的综合性能，为它的推广和应用提供参考，采取有效的实验方法，制备了AZ91镁合金复合材料，并对它的综合性能进行试验检测。结果表明：就AZ91镁合金复合材料的构成来看，它主要包括Mg和石墨烯。与AZ31镁合金复合材料相比，石墨烯AZ91镁合金复合材料的抗拉强度显著增强，磨损体积明显减小，具有良好的综合性能，能有效地满足设备制造需要，值得进一步推广和应用。

关键词：石墨烯；镁合金复合材料；制备；性能

引言

提高设备综合性能，使其有效地满足设备制作需要，这是每个企业和工作人员的重要目标和追求。随着技术发展和进步，石墨烯AZ91镁合金复合材料的性能不断改进，在设备制造方面发挥着重要的作用。同时，为促进设备综合性能得到最佳发挥，采取有效的试验分析方法，全面掌握设备综合性能是必要的。本文通过试验分析的方法，将该材料与AZ31镁合金复合材料进行对比分析，从而对石墨烯AZ91镁合金复合材料有更为全面的了解和认识，也为该材料的推广和应用提供参考。

1镁合金的特点

就综合性能和特点来看，镁合金的密度轻，强度高，能有效减震降噪，实现对设备的保护，降低设备可能遭到损坏的可能，从而保证设备综合性能良好。此外，该材料的应用，还能让设备具有优越的电磁屏蔽性能，可以减少电磁辐射给人体或设备带来的损害，因而越来越受到人们的重视与关注。近些年来，随着科研力度的增强和技术的进步，整个科研领域对镁合金的投入力度进一步加大，许多研究成果相继出现，也推动了镁合金的广泛应用及其作用的有效发挥。但不能忽视的是，目前，镁合金的力学性能不够，不仅制约着设备综合性能提升，还影响镁合金大规模推广和应用。而镁合金复合材料有着良好的综合性能，能够将二者巧妙结合起来，充分发挥它们的特点和优势，不仅可以提高设备的综合性能，还有利于设备的推广和应用。

2石墨烯AZ91镁合金复合材料的用途

石墨烯AZ91镁合金复合材料不仅具有镁合金的性能和特点，还吸收了镁合金增强体的优势，能有效发挥二者的优点，在科研领域受到重视与关注。目前，很多科研人员以及工程技术人员投入大量的人力与物力，对石墨烯AZ91镁合金复合材料进行了深入的研究和分析。具体应用中，例如，在体育器材方面，石墨烯AZ91镁合金复合材料因其综合性能优良，满足设备制作需要，有着广泛的应用空间和巨大的发展潜力。然而，石墨烯AZ91镁合金复合材料结构复杂，组成内容比较特殊，为充分发挥其作用，应该从设备构成、制备方法、加工工艺等方面采取完善的措施，加强每个环节的质量控制，确保原材料性能优越，制作方法和工艺先进，能有效满足要求。目前，由于受到技术落后、制作工艺和经验不足等因素的影响，设备综合性能有待提升，许多问题仍然有待进一步改进和提高，从而为石墨烯AZ91镁合金复合材料的推广和应用创造条件。同时，为弥补科研和制作工艺领域的不足，本文将采用试验分析和研究的方法，以石墨烯为增强体，采取有效的方法，制备AZ91镁合金复合材料。同时，本文还探讨该材料的具体组成、结构特点，对该材料的力学性能进行了分析。希望能够加深人们对石墨烯AZ91镁合金复合材料的认识与了解，为该材料的推广和应用提供参考。

3石墨烯AZ91镁合金复合材料的试样材料

试验研究中，根据试验目的和具体情况，试样材料选用工业级Mg、Al、Zn、Mn粉和石墨烯粉。然后对这些材料进行加工和试验，制作出石墨烯AZ91镁合金复合材料。为保证材料质量和试验效果，需要严格遵循工艺流程制备，其工艺流程为：按配合比称料→超声分散→2200N/cm2×3min压制→500℃×4h真空烧结→400℃下8：1挤压→420℃×12h固溶处理。试验过程中，在试样里面适量添加酒精，再将试样进行超声分散，这样有利于石墨烯分散，提高工作效率。石墨烯AZ91镁合金复合材料化学成分為：Al占2.94%，Zn占0.85%，Mn占0.31%，其他杂质元素小于0.1%，Mg为余量，各组成部分所占比例为质量分数。

4石墨烯AZ91镁合金复合材料的试验方法

为保证数据分析的准确性与可靠性，详细掌握试验分析结果，确保数据真实可靠，应该采取有效的方法，全面分析并获取数据资料。石墨烯AZ91镁合金复合材料的显微组织用显微镜观察和分析，然后获取数据资料，掌握显微组织基本情况。XRD分析用X射线衍射仪，力学性能用电子万能试验机进行，测试过程中，要在不同温度状态下进行测试和分析，掌握材料的力学性能，测试温度分别为-20℃、20℃、300℃，同时用扫描电镜观察拉伸断口。测试复合材料耐磨损性能时，用高温摩擦磨损试验机进行，认真做好数据记录和分析工作，把握要点，保证数据准确可靠。要分别在20℃、150℃、350℃的情况下开展测试工作，并严格控制磨损荷载、磨轮转速、摩擦磨损时间，仔细获取并认真记录数据，确保数据资料详细、可靠，顺利完成测试任务。最终全面了解石墨烯AZ91镁合金复合材料的基本情况，促进试验分析结果的提升，也为全面了解复合材料基本性能奠定了基础。

5石墨烯AZ91镁合金复合材料的试验结果

按照上述方法进行试验和分析，得出以下试验分析结果。

5.1显微组织的试验结果

通过观察，获取数据，然后进行分析，得出石墨烯AZ91镁合金复合材料试样的XRD图谱。分析图谱可以得知，复合材料由Mg相和石墨烯相组成。接着获取复合材料显微组织金相照片，由照片可以得知，复合材料的增强体石墨烯粉分布均匀，结构一致，没有明显的团聚现象。这表明复合材料综合性能良好，外形结构美观，能有效满足设备制作需要，有利于让复合材料更为有效地发挥作用。

5.2力学性能的试验结果

为了解复合材料的力学性能，将石墨烯AZ91镁合金复合材料与AZ31镁合金进行比对分析，分别在20℃、150℃、350℃的条件下，遵循规范要求测试材料的综合性能。对比分析试验检测结果可以得知，在20℃、150℃、350℃条件下，与AZ31镁合金相比，石墨烯AZ91镁合金复合材料的抗拉强度得到显著提高，性能有明显改进。-20℃时从104MPa增加至527MPa，20℃时从262MPa增加至538MPa，300℃时从83MPa增加至515MPa。此外，就伸长率来看，-20℃的情况下，复合材料的伸长率从4%提高到11%，提高了7%。这表明复合材料具有良好的力学性能。

5.3耐磨损性能的试验结果

为掌握石墨烯AZ91镁合金复合材料的耐磨损性能，试验分析过程中，将其与商用AZ31镁合金进行对比分析，分别在20℃、150℃、350℃的不同条件下，严格按规范要求进行耐磨损性能测试，然后进行比较研究，掌握复合材料的综合性能。通过研究和对比可以得知，在上述三种不同的温度下，石墨烯AZ91镁合金复合材料磨损体积都比AZ31镁合金的小。这表明，复合材料有着更加优越的耐磨损性能。此外，与AZ31镁合金相比，20℃时，复合材料磨损体积减小了89%，150℃时减小了90%，350℃时减小了91%。而磨损体积越小，证明材料拥有更加优越的耐磨损性能。总之，该实验表明，石墨烯AZ91镁合金复合材料的耐磨损性能良好，得到明显提高，能有效满足设备制作和使用需要。

6结论

在上述试验分析的基础上，可以得出以下几个结论，复合材料应用过程中，可以从中获得启示与借鉴。

（1）试验分析和研究中，将石墨烯作为增强体来使用，试验前对石墨烯进行超声分散，然后进行压制烧结，开展加工处理，严格遵循工艺流程进行设备制作。通过上述实验流程，能够制作出石墨烯AZ91镁合金复合材料。该材料的主要组成部分为Mg和石墨烯，它不仅具有较强的力学性能，同时也具有较强的耐磨性能，能有效满足设备制作和使用要求。并且有利于确保材料和设备性能，其应用也越来越受到重视与关注。

（2）与AZ31镁合金复合材料相比，石墨烯AZ91镁合金复合材料的抗拉强度显著增强。例如，-20℃时从104MPa增加至527MPa，20℃时从262MPa增加至538MPa，300℃时从83MPa增加至515MPa。复合材料抗拉强度的增长幅度大，并且温度不同，变化幅度不一样。这对保证材料综合性能，使其在设备制作和应用中有效发挥作用具有重要意义。

（3）与AZ31镁合金复合材料相比，石墨烯AZ91镁合金复合材料的磨损体积明显减小。例如，20℃时，复合材料磨损体积减小89%，150℃时减小90%，350℃时减小91%。此外，就复合材料的伸长率来看，-20℃时，材料伸长率从4%提高至11%，20℃和300℃时，复合材料的延伸率与AZ31镁合金大致相当。这表明，石墨烯AZ91镁合金复合材料具有更强的耐磨损性能，在制作和应用过程中，可以有效提升设备的耐磨损性能，让设备有效发挥作用，更好满足人们使用的需要。

7结语

综上所述，试验分析得知，与AZ31镁合金复合材料相比，石墨烯AZ91镁合金复合材料的抗拉强度显著增强，磨损体积明显减小，它的综合性能更加明显，能有效满足产品制作的需要。因此，在制造過程中，值得推广和应用石墨烯AZ91镁合金复合材料。同时还要严格遵循规范流程操作，把握每个要点，注重提高设备性能，让石墨烯AZ91镁合金复合材料更为有效地发挥作用。

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本文系江西省教育厅科学技术研究项目的研究成果，项目编号：GJJ151309。