碳納米管鎂基復(fù)合材料的界面行為和斷裂機(jī)制研究.pdf

1、本文全面綜述了國(guó)內(nèi)外碳納米管鎂基復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀，研究?jī)?nèi)容包括鎳包覆碳納米管的制備方法，復(fù)合材料的界面行為、微觀組織和斷裂機(jī)制。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 利用自制的陽(yáng)極電弧設(shè)備制備出碳納米管及其管柬，其準(zhǔn)直性好、結(jié)構(gòu)缺陷少、長(zhǎng)度和直徑分布均勻。產(chǎn)物中含有三種形態(tài)。根據(jù)產(chǎn)物的組成特點(diǎn)制定純化辦法。純化結(jié)果表明，棒狀物中主要含有單壁碳納米管管束，膜狀物和網(wǎng)狀物中碳納米管的含量較高，多為單壁碳納米管及其管束。
　　 采用化學(xué)

2、鍍的方法在碳納米管外表面上包覆鎳層，化學(xué)鍍中采用的碳納米管是依據(jù)其官能團(tuán)化程度篩選出的，鍍覆結(jié)果顯示鍍層光滑、厚度均勻，對(duì)稱性好。通過熱處理提高鍍層的結(jié)晶化程度，使鍍層由無(wú)定形態(tài)轉(zhuǎn)化為結(jié)晶態(tài)。發(fā)現(xiàn)鍍層中的鎳含有兩種晶體結(jié)構(gòu)：面心立方結(jié)構(gòu)和六角密排結(jié)構(gòu)，且鍍層中發(fā)生了晶格膨脹。利用自制的陽(yáng)極電弧等離子體制備方法，合成了外部包覆鎳金屬納米粒子的碳納米管，并分析其制備原理。
　　 以碳納米管和碳化硅顆粒作為增強(qiáng)體材料，制備鎂基復(fù)合材料

3、，其晶粒明顯得到細(xì)化。加入碳納米管之后，復(fù)合材料的位錯(cuò)密度增加。但過多的加入量會(huì)導(dǎo)致增強(qiáng)體在晶界處發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，在晶界處形成大塊的黑色顆粒。
　　 碳納米管表面包覆鎳層，能夠改善增強(qiáng)體與基體之間的相容性，加強(qiáng)兩者的結(jié)合性。碳納米管表面的鎳層與鎂基體之間存在界面反應(yīng)，生成界面相Mg2Ni。界面相的生成量與碳納米管的含量有關(guān)。碳化硅顆粒與鎂之間也存在界面反應(yīng)，生成了中間相Mg2Si。
　　 加入碳納米管前后，鎂基復(fù)合材料的斷

4、裂方式發(fā)生明顯的變化。加入碳納米管之后，復(fù)合材料的晶界得到了加強(qiáng)，促使裂紋轉(zhuǎn)向晶粒內(nèi)部擴(kuò)散，從而形成穿晶斷裂。但碳納米管難以分散，在晶界的某些區(qū)域容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致這些區(qū)域有利于裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)散，形成沿晶斷裂。并在斷口表面發(fā)現(xiàn)少量韌窩，這是韌性斷裂的特征。證明，CNTs/Mg復(fù)合材料的斷裂方式是穿晶斷裂為主、沿晶斷裂和韌性斷裂為輔的混合斷裂方式。CNTs/SiCp/Mg與其類似。將基體材料換為AZ91D型鎂合金之后，CNTs/AZ91D