旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法制備CNTs-Al復合材料工藝和性能研究.pdf

1、本文以多壁碳納米管(MWCNTs)為增強相,采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法(RFEM)制備出了體積分數(shù)為4.1~11.6％的碳納米管增強鋁基(MWCNTs/Al)棒狀復合材料。通過改變攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度研究了其對復合材料的宏觀形貌的影響,并測試了復合材料的力學性能,分析了不同碳納米管含量對復合材料硬度及抗拉強度的影響。利用X射線衍射和透射電鏡分別對復合材料的物相、顯微結(jié)構(gòu)及界面進行了分析和觀察,并在此基礎(chǔ)上探討了復合材料的強化機制,主要研究結(jié)論如下:<

2、br>　　旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法可以制備成形良好的MWCNTs/Al復合材料。旋轉(zhuǎn)速度對棒狀復合材料的成形有很大影響,在旋轉(zhuǎn)速度為750r/min時,獲得了結(jié)合致密的MWCNTs/Al復合材料。
　　MWCNTs含量對復合材料的硬度和抗拉強度有很大影響。隨著MWCNTs含量的增加,硬度和抗拉強度均增加。當MWCNTs體積分數(shù)為8.3%時,棒狀復合材料的抗拉強度為202.4MPa,為純鋁經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓后的1.82倍,斷口呈宏觀脆性斷裂特征。

3、當MWCNTs體積分數(shù)為5.8%時,棒狀復合材料的抗拉強度為190.8MPa,為純鋁經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓后的1.71倍,斷口為塑性斷裂。
　　MWCNTs與Al基體在經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓下發(fā)生了界面反應(yīng),生成了Al4C3相。TEM觀察表明,生成的Al4C3相有些包覆在MWCNTs管壁外形成了Al4C3薄層,且薄層的厚度在11~13nm之間,少量的Al4C3薄層對MWCNTs與Al基體的界面起到了一定的潤濕作用,增強了兩者的界面結(jié)合。