碳納米管-ZM1復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、采用機(jī)械攪拌鑄造法制備了碳納米管（CNTs）/ZM1鎂鋅基復(fù)合材料。主要研究了不同CNTs加入量，CNTs分散狀態(tài)，CNTs表面修飾分別對(duì)鑄態(tài)和T6態(tài)的ZM1合金的顯微組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及摩擦磨損性能的影響。為了獲得CNTs在ZM1鎂合金基體中的較好分散狀態(tài)，分別采用了球磨和超聲制備CNTs/Zn粉塊以提高CNT在基體中的分散性；為了提高CNTs與鎂基體的結(jié)合，研究了CNT的包覆氧化鎳的工藝。利用光學(xué)顯微鏡，掃描電子顯微鏡、X射線衍射儀

2、，紅外光譜等儀器對(duì)CNT和復(fù)合材料進(jìn)行了表征。測(cè)試了復(fù)合材料的力學(xué)性能，對(duì)采用超聲工藝制備CNTs/Zn粉塊加入ZM1基體材料制備的復(fù)合材料進(jìn)行了T6熱處理，對(duì)T6態(tài)復(fù)合材料的力學(xué)性能也進(jìn)行了測(cè)試。
　　研究結(jié)果表明：采用直接沉淀法制備納米氧化鎳顆粒能夠較好附著在CNTs的管壁上，當(dāng)氧化鎳含量為33％時(shí)，氧化鎳顆粒可以均勻地包覆CNTs，氧化鎳顆粒直徑平均20nm，并且氧化鎳顆粒沒有明顯團(tuán)聚現(xiàn)象，分散效果良好；分別采用球磨法和超聲

3、法制備的CNTs/Zn粉塊都可以使CNTs附著在Zn粉表面，且超聲攪拌法制備的CNTs/Zn粉塊的CNTs沒有明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，在鋅粉顆粒上覆蓋一層很薄的CNTs；CNTs的加入對(duì)復(fù)合材料晶粒的細(xì)化了明顯，CNTs加入量在一定范圍內(nèi)，隨著加入量增加，晶粒細(xì)化效果越明顯；加入CNT能明顯提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、彈性模量、硬度都在CNT加入量為1.0wt%時(shí)達(dá)到最大值，分別為203.5MPa、48.3GPa和81.5HV；

4、當(dāng)加入1.0wt%CNT時(shí)，加入超聲制備的CNTs/Zn粉塊的1.0wt%CNTs/ZM1復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于加入球磨制備的CNTs/Zn粉塊的相同復(fù)合材料的機(jī)械性能，加入超聲制備的NiO-CNTs/Zn粉塊的1.0wt%CNTs/ZM1復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于加入超聲制備的CNTs/Zn粉塊的相同復(fù)合材料的機(jī)械性能。其中NiO-1.0wt% CNT/ZM1復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、顯微硬度和彈性模量分別為208.7MPa、84.3HV和48

5、.7GPa；經(jīng)T6熱處理后，CNT對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能影響規(guī)律與鑄態(tài)時(shí)的相似，在CNTs加入量為1.0wt%時(shí)，T6態(tài)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、顯微硬度和彈性模量均達(dá)到最大值，分別為211.3MPa、83.4HV和48.0GPa；T6處理后，加入超聲制備的CNTs/Zn粉塊的1.0wt%CNTs/ZM1復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于球磨制備的CNTs/Zn粉塊的相同復(fù)合材料的機(jī)械性能，加入超聲制備的NiO-CNTs/Zn粉塊的1.0wt%CNTs/Z

6、M1復(fù)合材料的機(jī)械性能優(yōu)于超聲制備的CNTs/Zn粉塊的相同復(fù)合材料的機(jī)械性能，其中NiO-1.0wt% CNT/ZM1復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、顯微硬度、延伸率和彈性模量最高分別為214.7MPa、85.3HV、6.6%和48.2GPa；T6態(tài) ZM1鎂合金表現(xiàn)為解理脆性斷裂；CNTs加入1wt%時(shí)，表現(xiàn)為混合斷裂；CNTs加入為1.5%時(shí)，表現(xiàn)為解理和沿晶混合脆性斷裂；隨著CNTs的加入，復(fù)合材料的耐磨性有一定的提高，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)隨