同时实现高强度和高塑性是石墨烯增强铝基复合材料的关键问题，由于以下原因，传统的机械球磨粉末冶金技术无法解决这一问题。一方面，可追溯到基体中石墨烯的低添加量，其分散性差，限制了强度的进一步提高。另一方面，引入的石墨烯倾向于分布在晶界而不是晶粒内部，这会导致晶界处的应力集中和局部应变，导致石墨烯/铝复合材料的塑性差。
本工作采用改进的球磨策略，将高含量的晶内纳米尺寸石墨烯纳米片均匀分散在基体中，由于加工硬化能力的提高，复合材料的强度和均匀伸长率同时得到增强。此外，还讨论了强化和增韧机理。这项工作为具有高强度和延展性的石墨烯/铝复合材料的设计和制备提供了新的见解。
图1. Cu-GNPs/Al复合材料的分段球磨SMBM粉末冶金制备工艺示意图.
图2. SMBM 3.5 wt% Cu-GNPs/Al复合材料的TEM照片。（a-b）纳米级GNPs均匀分布在晶界附近和晶粒内。（c-d）Al4C3 固定到基体中。（E-F）所选区域的 HRTEM 图像，表明 GNP 和 Al 之间紧密结合的界面。
图3. 传统球磨和SMBM工艺的比较以及由此产生的微观结构。（a） 示意图显示，在传统球磨制备的复合材料中，GNP主要沿晶界分布。（b） 示意图显示，由于晶界的迁移，GNPs在SMBM制备的复合材料中同时分布在晶界和晶内处。
图4. 复合材料力学性能。
图5. （a）石墨烯对位错的阻碍作用。（b）SMBM制备的Cu-GNPs/Al复合材料不同机理对强度贡献。
图6. 拉伸试验后2.0 wt%Cu-GNPs/Al复合材料中受界面影响的存储位错表征：（a）明场，（b）暗场。（a）和（b）是同一区域。
文献资料：Tielong Han, et al. Simultaneously enhanced strength and ductility of Al matrix composites through the introduction of intragranular nano-sized graphene nanoplates, Composites Part B: Engineering, 212, 2021, 108700.
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