多壁碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備及界面研究.pdf

1、本文研究了碳納米管(CNTs)機(jī)械球磨的預(yù)分散工藝，并對(duì)CNTs/Mg-6Zn復(fù)合材料的機(jī)械攪拌復(fù)合高能超聲波制備工藝進(jìn)行了探索。成功制備出增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)不同的CNTs/Mg-6Zn和CNTs+SiC/Mg-6Zn復(fù)合材料，并對(duì)制備的鑄態(tài)復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓變形制備出擠壓態(tài)的復(fù)合材料。采用多種分析手段對(duì)復(fù)合材料的顯微組織進(jìn)行了研究，并對(duì)鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料室溫拉伸性能進(jìn)行了測(cè)試，分析了顯微組織和力學(xué)性能的關(guān)系。通過(guò)加入Al元素調(diào)控碳納米管

2、與鎂基體的界面結(jié)合。
　　預(yù)分散工藝研究表明，將鋅粉和碳納米管混合機(jī)械球磨能夠打散原始碳納米管的團(tuán)聚，改善碳納米管的分散情況。球磨轉(zhuǎn)速及時(shí)間對(duì)碳納米管的分散都有一定的影響。當(dāng)球磨轉(zhuǎn)速為400rpm，球磨時(shí)間為4h時(shí)，取得了最佳的碳納米管分散效果。將鋅粉、碳納米管和納米碳化硅顆?；旌锨蚰ツ芡瑫r(shí)分散納米碳化硅顆粒和碳納米管，有利于增強(qiáng)體進(jìn)一步在復(fù)合材料中的分布。
　　探索出一種新型的制備碳納米管增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的液態(tài)制備法。首先

3、將碳納米管和鋅粉進(jìn)行混合球磨對(duì)碳納米管進(jìn)行預(yù)分散。然后在半固態(tài)對(duì)基體合金進(jìn)行機(jī)械攪拌并加入增強(qiáng)體。之后在液態(tài)對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行高能超聲處理。通過(guò)這三步逐漸的分散碳納米管制備出碳納米管在基體中分布彌散的鑄態(tài)鎂基復(fù)合材料。通過(guò)這種方法制備了質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5％和1.0%的CNT/Mg-6Zn復(fù)合材料。碳納米管在基體中分布均勻，未見明顯的團(tuán)聚產(chǎn)生。碳納米管依然保持著其結(jié)構(gòu)完整性，經(jīng)過(guò)球磨、機(jī)械攪拌和高能處理后，通過(guò)透射觀察發(fā)現(xiàn)其管壁結(jié)構(gòu)依然非常

4、完整。
　　利用這種三步分散的液態(tài)制備法我們制備了新型的納米碳化硅顆?；祀s碳納米管增強(qiáng) Mg-6Zn復(fù)合材料。在球磨過(guò)程中，碳納米管與碳化硅顆?；ハ嗥鸬椒稚?duì)方的作用。碳化硅顆粒的加入改變了基體合金中第二相的固溶度，析出了大量與鎂基體有特殊位相關(guān)系的棒狀第二相。當(dāng)碳化硅體積分?jǐn)?shù)為1.0%，碳納米管體積分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度達(dá)到最高，分別為242MPa和318MPa。
　　熱擠壓變形顯著細(xì)化了基體合金的晶

5、粒，但是晶粒尺寸分布非常不均勻。熱擠壓改善了碳納米管的分布，使得碳納管沿?cái)D壓帶定向分布。在碳納米管的條帶中，晶粒尺寸非常細(xì)小表明碳納米管能夠組在再結(jié)晶晶粒的長(zhǎng)大。熱擠壓顯著提高合金和復(fù)合材料的力學(xué)性能。碳納米管的加入顯著細(xì)化了基體合金的晶粒，提高了擠壓態(tài)復(fù)合材料的強(qiáng)度，碳納米管的拔出和橋連增強(qiáng)作用提高了復(fù)合材料的額韌性。
　　Al元素的加入旨在與復(fù)合材料中的碳納米管表面的無(wú)定向碳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在其界面處生成界面產(chǎn)物來(lái)改善復(fù)合材料與增