旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法制備CNTs-Al復(fù)合材料工藝和性能研究.pdf

1、本文以多壁碳納米管(MWCNTs)為增強(qiáng)相,采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法(RFEM)制備出了體積分?jǐn)?shù)為4.1~11.6％的碳納米管增強(qiáng)鋁基(MWCNTs/Al)棒狀復(fù)合材料。通過(guò)改變攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度研究了其對(duì)復(fù)合材料的宏觀形貌的影響,并測(cè)試了復(fù)合材料的力學(xué)性能,分析了不同碳納米管含量對(duì)復(fù)合材料硬度及抗拉強(qiáng)度的影響。利用X射線衍射和透射電鏡分別對(duì)復(fù)合材料的物相、顯微結(jié)構(gòu)及界面進(jìn)行了分析和觀察,并在此基礎(chǔ)上探討了復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制,主要研究結(jié)論如下:<

2、br>　　旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓法可以制備成形良好的MWCNTs/Al復(fù)合材料。旋轉(zhuǎn)速度對(duì)棒狀復(fù)合材料的成形有很大影響,在旋轉(zhuǎn)速度為750r/min時(shí),獲得了結(jié)合致密的MWCNTs/Al復(fù)合材料。
　　MWCNTs含量對(duì)復(fù)合材料的硬度和抗拉強(qiáng)度有很大影響。隨著MWCNTs含量的增加,硬度和抗拉強(qiáng)度均增加。當(dāng)MWCNTs體積分?jǐn)?shù)為8.3%時(shí),棒狀復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為202.4MPa,為純鋁經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓后的1.82倍,斷口呈宏觀脆性斷裂特征。

3、當(dāng)MWCNTs體積分?jǐn)?shù)為5.8%時(shí),棒狀復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為190.8MPa,為純鋁經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓后的1.71倍,斷口為塑性斷裂。
　　MWCNTs與Al基體在經(jīng)旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓下發(fā)生了界面反應(yīng),生成了Al4C3相。TEM觀察表明,生成的Al4C3相有些包覆在MWCNTs管壁外形成了Al4C3薄層,且薄層的厚度在11~13nm之間,少量的Al4C3薄層對(duì)MWCNTs與Al基體的界面起到了一定的潤(rùn)濕作用,增強(qiáng)了兩者的界面結(jié)合。