無壓滲透法制備納米碳管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其性能研究.pdf

1、納米碳管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景，通過納米碳管增強(qiáng)體與鋁基體的復(fù)合，使材料具有了單組元所不具備的優(yōu)良性能。無壓滲透是指熔融的鋁合金在無外力作用下，借助浸潤導(dǎo)致的毛細(xì)管壓力滲入預(yù)制件中，無壓滲透技術(shù)是一種制備金屬基復(fù)合材料的新方法。與傳統(tǒng)的固態(tài)法和液態(tài)法相比，無壓滲透具有工藝簡單、成本低廉、制備的復(fù)合材料致密度高等特點。本論文利用該方法制備了納米碳管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，初步探討了熔融的鋁液向增強(qiáng)預(yù)制件中滲透的工藝條件，并對該鋁基復(fù)

2、合材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了相關(guān)的研究。 本文運用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法制備了多壁納米碳管，經(jīng)超聲分散處理后，用SEM、TEM以及Raman等對所制備的納米碳管進(jìn)行了表征。無壓滲透法制備金屬基復(fù)合材料存在的最大的困難是增強(qiáng)體與金屬基體的浸潤性問題。就本實驗而言，最大的困難是CNTs/Al系統(tǒng)的潤濕性差，導(dǎo)致熔融的鋁液很難滲透進(jìn)入增強(qiáng)材料中。為使?jié)B透容易發(fā)生，本文主要采取了以下措施：1)在增強(qiáng)體中加入適量的Mg粉；2)加熱過程

3、中維持管式爐中有足夠的氮氣；3)提高滲透溫度。復(fù)合材料的制備過程如下：首先將球磨好的預(yù)制粉末壓制成塊，然后在氮氣流中將鋁合金塊和增強(qiáng)預(yù)制體加熱至800℃，保溫5小時，制備出CNTs增強(qiáng)的復(fù)合材料。用TEM、SEM、XRD和EDS測定了材料的成分和微結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)地分析了無壓滲透的影響因素和機(jī)理。研究結(jié)果表明，Mg能通過消耗預(yù)制塊中顆粒與顆粒之間微小孔洞中的N2、反應(yīng)浸潤和破壞氧化鋁膜等機(jī)制改善Al液和增強(qiáng)體之間的浸潤性。通過復(fù)合材料硬度測