原位生長碳納米管增強(qiáng)6061鋁合金基復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、碳納米管(CNTs)由于具有優(yōu)異的物理和力學(xué)性能而成為復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。然而CNTs易于團(tuán)聚,與基體之間界面潤濕性差等問題嚴(yán)重阻礙了高性能復(fù)合材料的發(fā)展。近年來,本課題組采用在純鋁基體上化學(xué)氣相沉積法(CVD)原位合成CNTs的方法制備了CNTs增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,顯著改善了CNTs在鋁基體中的分散性和界面結(jié)合性,使CNTs的優(yōu)良性能得以更好發(fā)揮。在課題組純鋁基體的研究基礎(chǔ)上,本文以6061鋁合金為基體,針對合金粉末的特點(diǎn),采用球磨變

2、形-表面修飾-CVD原位合成-粉末冶金法制備CNTs增強(qiáng)6061鋁基復(fù)合材料,研究工藝過程對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響。
　　首先采用球磨法處理6061鋁合金粉末,研究了球磨的轉(zhuǎn)速、磨料比、球磨的時間以及過程控制劑對粉末形貌的影響。結(jié)果表明:采用500 rpm,磨料比為15:1,酒精濕磨1 h的條件下,得到直徑約50μm,厚度約2μm的片狀粉末,其具有表面光滑,雜質(zhì)含量低,比表面積大等優(yōu)點(diǎn),有利于膠黏劑的粘附。
　　采用“

3、膠黏劑修飾-催化劑前驅(qū)體附著-CVD生長”方法制備 CNTs/6061Al復(fù)合粉末,研究了膠黏劑種類、膠黏劑濃度、催化劑前驅(qū)體種類、催化劑前驅(qū)體濃度、碳源等條件對CNTs生長的影響,并對6061Al基體上CNTs的原位生長機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明,利用相對于溶劑質(zhì)量比為1 wt.％的聚乙烯醇溶膠能有效地修飾片狀粉末表面,可以在0.05 mol/L的醋酸鎳溶液(或者醋酸鈷溶液)中粘附催化劑前驅(qū)體,從而CVD合成分散均勻的魚骨狀或直管狀CN

4、Ts。
　　對原位合成的CNTs/6061Al復(fù)合粉末通過粉末冶金工藝進(jìn)行冷壓-燒結(jié)-熱擠壓后制備了 CNTs/6061Al復(fù)合材料。研究了 CNTs含量和熱處理工藝對CNTs/6061Al復(fù)合材料的力學(xué)性能以及微觀組織的影響,并探討了復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)理。結(jié)果表明:當(dāng)CNTs含量為1.9 wt.%時,復(fù)合材料的壓縮性能達(dá)到最佳值,其壓縮屈服強(qiáng)度和彈性模量分別為基體的2.6倍和1.5倍,但繼續(xù)提高CNTs含量后,復(fù)合材料的壓縮性能出