碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、自從1991年碳納米管(CNT)發(fā)現(xiàn)以來，由于CNT具有優(yōu)異的機(jī)械性能已經(jīng)吸引了一大批研究者的關(guān)注。因?yàn)镃N工具有非常高的強(qiáng)度和楊氏模量，成為復(fù)合材料中一種非常有用的增強(qiáng)材料。碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料由于其高強(qiáng)輕質(zhì)的特點(diǎn)有望在今后航空航天和汽車領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
　　本文嘗試用干法和濕法兩種混合粉末的工藝制備CNTs/Al復(fù)合粉體，然后經(jīng)過后續(xù)的冷壓、燒結(jié)、熱壓和熱擠工藝，制備碳納米管增強(qiáng)鋁基(CNTs/Al)復(fù)合材料。測(cè)試復(fù)合

2、材料的抗拉強(qiáng)度(UTS)和硬度(HB)，通過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察復(fù)合材料斷口組織，分析了兩種制備工藝對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，并從微觀分析了復(fù)合材料的增強(qiáng)方式和斷裂機(jī)理。
　　經(jīng)過干法與濕法混合CNT含量為1%的復(fù)合粉末，冷壓成型，并在600℃燒結(jié)6h，隨后經(jīng)過500℃熱壓和550℃熱擠制備得到的復(fù)合材料。干法和濕法制備的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度分別為241 MPa和206 MPa。通過SEM觀察其斷口發(fā)現(xiàn)利用干法混粉工藝制備的復(fù)

3、合材料斷口組織致密，基體結(jié)合強(qiáng)度好，韌窩分布均勻，在基體中可見單根的CNT存在。而后者基體結(jié)合強(qiáng)度不高，斷口觀察發(fā)現(xiàn)在拉伸過程中有從基體撕裂的現(xiàn)象，組織不致密，存在大量的孔洞。故確定干法混粉工藝這條路線為最佳的制備方案。利用干法混粉工藝制備CNTs/Al復(fù)合材料，經(jīng)過一系列對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：
　　1.在600℃燒結(jié)6h制備得到的樣品具有最高的抗拉強(qiáng)度和硬度。
　　2.CNT管徑對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能有較大影響，管徑為50nm的CNT