鋁(Al)泡沫材料作為經(jīng)典多孔材料之一锚渺，由于其顯著的阻尼和吸能性能彻坛，作為結(jié)構(gòu)材料被廣泛應(yīng)用于汽車防撞梁和保險杠旁仿、坦克裝甲、飛機起落架等領(lǐng)域嫡秕。特別是亞共晶鋁硅合金因其流動性好渴语、收縮率和偏析率小而成為泡沫鋁合金的原料。然而多數(shù)研究表明昆咽，粗大不規(guī)則的共晶Si析出相嵌在Al基體中驾凶，通常不利于泡沫材料的強度和韌性，導(dǎo)致鋁硅泡沫材料的發(fā)展和實際應(yīng)用受到限制鉴梦。目前為止氛灸，基體合金化和添加納米增強材料已被證明是提高Al-Si泡沫材料力學(xué)性能的有效解決方案。由于泡沫鋁合金的脆性增加逐茄，合金化的增強效率受到限制剑碌。已有研究表明，具有高表面積的納米碳材料是優(yōu)化泡沫鋁孔隙形態(tài)的理想材料张域，石墨烯納米片(GNSs)由于高抗拉強度和高楊氏模量孟溯，成為金屬基復(fù)合材料(MMCs)的一種新型增強材料，但是GNSs對Al-Si泡沫材料中Si析出相蚪录、孔隙形貌和力學(xué)性能的具體影響研究甚少呜款。

天津大學(xué)、中國民航大學(xué)等單位的研究人員采用新型快速粉末冶金發(fā)泡法制備了GNSs/Al-Si復(fù)合泡沫材料粤街，并在GNSs表面噴涂了銅納米顆粒(簡稱GNSs@Cu/Al-Si)剩症。對GNSs孔隙形貌和Si析出相的細化進行了鑒定。通過準靜態(tài)壓縮實驗职颜，研究了GNSs對復(fù)合泡沫材料壓縮性能及吸能性能的影響胞饭。相關(guān)論文以題為“Simultaneously optimizing pore morphology and enhancing mechanical properties of Al-Si alloy composite foams by graphene nanosheets”發(fā)表在Journal of Materials Science & Technology。

采用模板輔助和高溫煅燒相結(jié)合的方法原位制備GNSs@Cu吨艇。然后將Al袋马、7wt% Si、TiH2和不同含量的GNSs@Cu粉末混合到250ml不銹鋼罐中秸应。經(jīng)150 r/min球磨4h，球磨過程在Ar環(huán)境下進行碑宴。隨后在500 MPa的壓力下單軸冷壓成直徑38mm软啼、厚度10 mm的圓柱形發(fā)泡前驅(qū)體。前驅(qū)體在直徑39mm的模具中預(yù)熱到720℃，保持90-150s發(fā)泡祸挪，快速冷卻至室溫锣披。成功制備了GNSs@Cu/Al-Si復(fù)合泡沫材料。

研究發(fā)現(xiàn)GNSs不僅可以提供高密度贿条、均勻分布的孔隙形核質(zhì)點雹仿，還在孔隙生長過程中保護液膜，增強孔隙穩(wěn)定整以，孔隙尺寸胧辽、分布和形狀得到顯著細化。在雜質(zhì)誘導(dǎo)孿晶(IIT)生長機制和限制孿晶凹角溝槽(TPRE)生長機制的共同作用下勒蜘，GNSs明顯抑制了Si析出相的生長悄锈，導(dǎo)致Si析出相由不規(guī)則長條狀細化為橢圓狀。