石墨烯增强镁基复合材料的制备与性能研究的任务书.docx

石墨烯增强镁基复合材料的制备与性能研究的任务书
任务书
一、研究背景和意义
石墨烯是一种具有特殊结构和优异性能的二维材料，其具有高强、高硬、高导、高透、高稳定性等优良性能。石墨烯与金属基复合材料的组合可以在金属基材料中增强其力学性能和耐磨性能，不仅可以提高金属基复合材料的使用寿命和性能，而且可以拓展其应用范围。镁合金作为轻量化金属材料，其密度低、比强度大、导热性能好，是一种应用领域广泛的材料。但是，镁合金容易发生塑性变形和失效，在过程中产生裂纹，降低了镁合金的力学性能。因此，石墨烯与镁合金组合成的复合材料被认为具有很大的优势，并有望应用于轻量化材料领域。
二、研究内容和目标
本文以石墨烯作为增强材料，制备石墨烯增强镁基复合材料，研究其结构和性能，并探讨其制备工艺和机理。具体研究内容和目标包括：
（1）通过化学还原法和机械研磨法制备石墨烯纳米片；
（2）利用真空压力铸造法制备石墨烯增强镁基复合材料，并对石墨烯含量进行优化；
（3）通过金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析手段研究石墨烯增强镁基复合材料的微观结构和组织性能；
（4）通过拉伸、硬度测试等机械性能测试手段，研究石墨烯增强镁基复合材料的力学性能，并探讨其增强机理；
（5）对不同石墨烯含量的样品进行对比分析，找出最佳的配比比例，探索制备工艺和增强机理。
三、研究方法和步骤
（1）制备石墨烯纳米片：采用化学还原法和机械研磨法制备石墨烯纳米片，以满足后续实验需要；
（2）真空压力铸造法制备石墨烯增强镁基复合材料：将石墨烯纳米片掺入镁合金熔体中，在低压真空环境下铸造新型复合材料；
（3）分析复合材料的组织结构和性能：采用拉伸、硬度、金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等分析手段，分析其结构和性能；
（4）寻找最佳配比比例：在实验中对石墨烯含量进行优化，寻找最佳的配比比例，研究其制备工艺和增强机理。
四、时间安排和预算
本次研究计划周期为12个月。预计主要工作时间分配如下：
第1-2个月：石墨烯纳米片的制备和表征；
第3-6个月：石墨烯增强镁基复合材料的制备和性能测试；
第7-8个月：金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射等分析手段使用和结果分析；
第9-11个月：寻找最佳配比比例，探索制备工艺和增强机理；
第12个月：论文撰写和总结汇报。
本研究预计预算150万元，包括实验设备费、材料费、国内差旅费、文献检索复印费、硕士研究生生活费等。
五、参考文献
C.B.Williams,H.I.Park.Graphene-reinforcedmetalmatrixnanocomposites/Nanoandhybridmaterialsforextremeconditions[M].SpringerSingapore,2017.
K.Yang,P.Huang,M.Liu,etal.Grapheneoxidereinforcedmagnesiummatrixnanocompositesfabricatedbyultrasoniccavitationbasedstirring[C].ASME,2014.
J.Li,Z.Zhang,Y.Wang.Studyonthree-dimensionalmorphologyandcompositestrengtheningmechanismofnano-SiO2reinforcedmagnesiummatrixnanocomposite[J].MaterialScienceandEngineeringA,2014,588:24-32.
Z.Wang,X.Zhang,G.Tu,etal.StrengtheningeffectofgraphenenanosheetsonMg-basedcomposites:afirst-principlestudy[J].JournalofAlloysandCompounds,2015,619:24-31.