石墨烯及碳化硅增强铝基复合材料的冲击力学行为

杨宇凯，张 宝，王旭东，张虎生，武 岳，关永军

(1 中国航发北京航空材料研究院，北京 100095； 2 中国科学院力学研究所，北京 100080)

石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构新材料。由于其特殊的二维结构，石墨烯具有优异的电学、光学、热学和力学性能。自2004年被成功制备后[1]，石墨烯相关的基础研究和工程应用研究也成为近几年的研究热点之一，在我国已经得到了政府、学术界和企业界的高度重视。利用石墨烯的高强高韧性能来增强金属、陶瓷或树脂等是石墨烯应用研究的一个重要方向[2-4]。

金属基复合材料由于其性能的多样性明显优于传统合金和其他复合材料，被称为“21世纪的材料”[5]，铝基复合材料具有高比强度、高比刚度等优点，并且易于制备和加工[6]，因此它的发展在整个金属基复合材料领域都尤为突出。碳化硅增强铝基复合材料是应用最广和研究最多的铝基复合材料之一，具有高比强度和比模量、耐磨、耐疲劳、密度小和良好的尺寸稳定性等优异的力学性能和物理性能，并且制造成本低廉，在过去20年中，世界各国对碳化硅增强铝基复合材料进行了广泛的关注。到目前为止，碳化硅增强铝基复合材料的制备工艺和性能研究已日趋成熟，在电子、军事等多个领域都有广泛的应用[7]。王旭东等研究的石墨烯增强铝基复合材料，能够在静态载荷下增强材料的屈服强度而不降低材料塑性[8]。目前所制备的石墨烯增强铝基复合材料多关注其静态载荷下的力学性能[9-15]，但对动态冲击载荷下的材料性能研究较少。……