碳納米管增強鋁基復(fù)合材料超聲波焊接制備工藝及其性能研究.pdf

1、本文采用超聲波焊接方法成功制備出了焊縫界面結(jié)合良好的碳納米管增強鋁基復(fù)合材料,對制備過程中所涉及的碳納米管的提純與分散、6061鋁合金超聲波焊接性能、碳納米管與鋁基體界面反應(yīng)情況、工藝參數(shù)對復(fù)合材料的力學(xué)性能及微觀組織結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行了深入地研究與分析,并借助光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、高分辨電鏡、X射線衍射和能譜分析以及力學(xué)性能測試儀器等分析測試手段對復(fù)合材料的制備工藝進(jìn)行了評定、對其室溫力學(xué)性能進(jìn)行了測試、對其顯微組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀

2、察、并探討了碳納米管對復(fù)合材料的增強機理。
　　 在焊接時間120ms,焊接壓力17.5MPa,碳納米管以噴霧形式鋪入鋁基體上所制備的復(fù)合材料成形最好,其焊縫平整光滑,碳納米管以條絲狀形式分布于復(fù)合材料鋁基體中且分散較均勻,幾乎沒有團(tuán)聚現(xiàn)象發(fā)生,其中焊縫處及其周圍的碳納米管較多,遠(yuǎn)離焊縫位置處碳納米管含量相對較少,且其最大剝離力達(dá)到195.346N,相比焊接后的鋁合金提高了44％；拉伸剪切力大于867.652N,相比焊接后的鋁合

3、金提高了94％；硬度為73.2HV,相比基體材料提高了78％。
　　 在焊接壓力不變,隨著焊接時間的增大,各工藝條件下所制備的復(fù)合材料的力學(xué)性能都依次增大,當(dāng)焊接時間達(dá)到120ms時,剝離強度、拉伸剪切強度達(dá)到最大,焊接時間繼續(xù)增大時,其反而會降低,但硬度會繼續(xù)增大。并且焊接時間超過140ms時,鐵砧上會粘上鋁金屬;當(dāng)焊接時間不變時,隨著焊接壓力的增大,力學(xué)性能的變化也是如此,當(dāng)焊接壓力為17.5MPa時,力學(xué)性能達(dá)到最優(yōu),當(dāng)焊