多壁碳納米管增強鎂基復合材料制備及界面研究.pdf

1、本文研究了碳納米管(CNTs)機械球磨的預分散工藝，并對CNTs/Mg-6Zn復合材料的機械攪拌復合高能超聲波制備工藝進行了探索。成功制備出增強體體積分數(shù)不同的CNTs/Mg-6Zn和CNTs+SiC/Mg-6Zn復合材料，并對制備的鑄態(tài)復合材料進行熱擠壓變形制備出擠壓態(tài)的復合材料。采用多種分析手段對復合材料的顯微組織進行了研究，并對鑄態(tài)和擠壓態(tài)復合材料室溫拉伸性能進行了測試，分析了顯微組織和力學性能的關系。通過加入Al元素調(diào)控碳納米管

2、與鎂基體的界面結合。
　　預分散工藝研究表明，將鋅粉和碳納米管混合機械球磨能夠打散原始碳納米管的團聚，改善碳納米管的分散情況。球磨轉速及時間對碳納米管的分散都有一定的影響。當球磨轉速為400rpm，球磨時間為4h時，取得了最佳的碳納米管分散效果。將鋅粉、碳納米管和納米碳化硅顆?；旌锨蚰ツ芡瑫r分散納米碳化硅顆粒和碳納米管，有利于增強體進一步在復合材料中的分布。
　　探索出一種新型的制備碳納米管增強鎂基復合材料的液態(tài)制備法。首先

3、將碳納米管和鋅粉進行混合球磨對碳納米管進行預分散。然后在半固態(tài)對基體合金進行機械攪拌并加入增強體。之后在液態(tài)對復合材料進行高能超聲處理。通過這三步逐漸的分散碳納米管制備出碳納米管在基體中分布彌散的鑄態(tài)鎂基復合材料。通過這種方法制備了質量分數(shù)分別為0.5％和1.0%的CNT/Mg-6Zn復合材料。碳納米管在基體中分布均勻，未見明顯的團聚產(chǎn)生。碳納米管依然保持著其結構完整性，經(jīng)過球磨、機械攪拌和高能處理后，通過透射觀察發(fā)現(xiàn)其管壁結構依然非常

4、完整。
　　利用這種三步分散的液態(tài)制備法我們制備了新型的納米碳化硅顆粒混雜碳納米管增強 Mg-6Zn復合材料。在球磨過程中，碳納米管與碳化硅顆?；ハ嗥鸬椒稚Ψ降淖饔?。碳化硅顆粒的加入改變了基體合金中第二相的固溶度，析出了大量與鎂基體有特殊位相關系的棒狀第二相。當碳化硅體積分數(shù)為1.0%，碳納米管體積分數(shù)為0.5%時復合材料的屈服強度和拉伸強度達到最高，分別為242MPa和318MPa。
　　熱擠壓變形顯著細化了基體合金的晶

5、粒，但是晶粒尺寸分布非常不均勻。熱擠壓改善了碳納米管的分布，使得碳納管沿擠壓帶定向分布。在碳納米管的條帶中，晶粒尺寸非常細小表明碳納米管能夠組在再結晶晶粒的長大。熱擠壓顯著提高合金和復合材料的力學性能。碳納米管的加入顯著細化了基體合金的晶粒，提高了擠壓態(tài)復合材料的強度，碳納米管的拔出和橋連增強作用提高了復合材料的額韌性。
　　Al元素的加入旨在與復合材料中的碳納米管表面的無定向碳發(fā)生化學反應在其界面處生成界面產(chǎn)物來改善復合材料與增