攪拌摩擦加工制備CNTs-Cu復(fù)合材料的組織及性能研究.pdf

1、本文采用攪拌摩擦加工（FSP）的方法制備了體積分?jǐn)?shù)為0.9％～3.4%的碳納米管增強(qiáng)銅基（CNTs/Cu）復(fù)合材料。研究了 CNTs/Cu復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)及性能，分析了不同CNTs含量對復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)及性能的影響，在此基礎(chǔ)上探討了復(fù)合材料的斷裂機(jī)制、磨損機(jī)理和強(qiáng)化機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明：當(dāng)CNTs的體積分?jǐn)?shù)為0.9%時，制得的復(fù)合材料成形最好，隨著CNTs體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的成形趨于變差，CNTs的團(tuán)聚傾向逐漸增

2、加。通過對復(fù)合材料攪拌摩擦中心區(qū)的面掃描得出，總體上CNTs在復(fù)合材料中分布較均勻，但局部存在偏聚現(xiàn)象。
　　CNTs的加入顯著地提高了復(fù)合材料的硬度，并且隨著CNTs體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的平均硬度逐漸增加，但硬度的分布均勻性逐漸變差。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度相對于T2紫銅有一定程度的提高，而延伸率則有了一定程度的降低，并且復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、延伸率隨著CNTs體積分?jǐn)?shù)的增加，呈逐漸下降的趨勢；復(fù)合材料的斷裂呈現(xiàn)韌性斷裂特征，斷裂機(jī)

3、制主要為CNTs與銅基體結(jié)合界面的脫粘，致使復(fù)合材料中起到橋連作用的CNTs在拉伸斷口上出現(xiàn)大量的拔出，并且CNTs的團(tuán)聚及在晶界的分布很大程度上影響了CNTs與銅基體的界面結(jié)合強(qiáng)度。復(fù)合材料中CNTs的添加能夠有效地改善其磨損性能，隨著CNTs體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的磨損量逐漸降低并最后趨于穩(wěn)定；隨著加載壓力的提高，復(fù)合材料的磨損量逐漸增加。CNTs的加入，使得復(fù)合材料的磨損表面能夠形成一層自潤滑膜，對復(fù)合材料起到了很好的潤滑減摩作

4、用，磨損機(jī)理主要是自潤滑膜的脫落和動態(tài)修復(fù)，并伴隨著一定的磨粒磨損。通過添加 CNTs進(jìn)行 FSP制得復(fù)合材料的電導(dǎo)率相對T2紫銅有了一定程度的降低，并且隨著CNTs體積分?jǐn)?shù)的增加而呈下降的趨勢，但降低幅度不大，制得的復(fù)合材料仍然是導(dǎo)電性很好的材料。
　　CNTs與銅基體形成的界面結(jié)合為機(jī)械結(jié)合，CNTs在復(fù)合材料中的分布起到了橋連基體的作用。復(fù)合材料中CNTs的損傷和局部變形削弱了CNTs的結(jié)構(gòu)整體性，在一定程度下限制了CNTs