鈦基體上碳納米管的原位合成及其復合材料的制備與性能研究.pdf

1、鈦基復合材料具有低密度、高比強度、良好耐蝕性以及高溫性能等優(yōu)點,成為最具潛力的新一代航空航天用結構材料之一。碳納米管(CNTs)具有高比強度、高比模量以及優(yōu)異的綜合性能,被認為是金屬基復合材料最理想的增強相。要使CNTs的優(yōu)異性能在復合材料中得到充分發(fā)揮,關鍵要實現其在金屬基體上的均勻分散,與基體形成良好的界面結合,并避免材料成形過程中CNTs與基體的反應。因此,探索CNTs/Ti復合材料新的制備方法,對于發(fā)展鈦基復合材料在航空航天領域

2、的應用具有重要的理論意義和實用價值。
　　本論文采用化學氣相沉積法在鈦基體表面原位合成均勻分散的 CNTs,研究了催化劑與碳源種類、合成溫度、合成時間、碳源氣體與載氣比例對合成的CNTs結構、分布以及產率的影響,并探討了CNTs的生長機理。結果表明:本實驗中CNTs在鈦基體上的生長是一種頂端生長模式;以1.5wt.％的Co作為催化劑,乙炔為碳源氣體,在550℃的合成溫度下生長30min,控制乙炔與氬氣的體積比為1:30,可以在鈦粉

3、表面得到均勻分布的,管徑均一、純度高、結晶性好的CNTs,所得CNTs-Ti復合粉末為制備增強體分散均勻的塊體復合材料奠定了良好基礎。
　　采用粉末冶金法將原位合成的 CNTs-Ti復合粉末在真空下熱壓燒結制備了CNTs/Ti復合材料,研究了復合材料中CNTs含量以及熱壓溫度對復合材料微觀結構、力學性能和摩擦磨損性能的影響。結果表明:900℃熱壓溫度下,復合材料的致密度可達96%以上,即采用真空熱壓成形工藝可在較低的溫度下形成致密