碳納米管-鎂鋅復(fù)合材料組織及性能的研究.pdf

1、采用鐘罩浸塊和攪拌鑄造法制備了不同碳納米管含量的鎂鋅合金鑄錠,經(jīng)熱擠壓后制備出不同碳納米管含量變形鎂鋅合金,主要研究了碳納米管作為增強(qiáng)材料加入到不含鋁的鎂鋅二元合金中,對(duì)其組織、力學(xué)性能及抗腐蝕性能方面產(chǎn)生的影響。利用光學(xué)顯微鏡分別觀察鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料的顯微組織及晶粒大小,分析了碳納米管的加入對(duì)細(xì)化晶粒的影響;室溫下利用拉伸強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)機(jī)研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能,分析了碳納米管加入量對(duì)其抗拉強(qiáng)度、彈性模量、顯微硬度、延伸率等的影響,并用

2、掃描電鏡分析了拉伸斷口形貌特征;采用傳統(tǒng)失重法、全浸腐蝕實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)腐蝕極化法研究擠壓態(tài)復(fù)合材料的抗腐蝕性能,并分析其腐蝕機(jī)理。
　　 結(jié)果表明:碳納米管的加入能夠顯著細(xì)化鑄態(tài)鎂鋅合金的晶粒,起到了細(xì)化樹枝晶二次枝晶臂間距和轉(zhuǎn)變晶體生長方式的作用,且經(jīng)過熱擠壓變形后,具有細(xì)晶組織,最細(xì)的晶粒尺寸約為18.24μm;碳納米管對(duì)熱擠壓態(tài)鎂鋅合金的力學(xué)性能有增強(qiáng)作用,提高了鎂鋅合金的抗拉強(qiáng)度、彈性模量、顯微硬度及延伸率,當(dāng)加入量為1.

3、0wt％時(shí),分別達(dá)到219.740MPa、43.6GPa、56.81HV、27%,其中以延伸率的提高最為顯著,可得碳納米管加入到鎂鋅合金中,起到了較好的復(fù)合效果,對(duì)晶粒和晶界起到細(xì)化和強(qiáng)化的作用,使得該材料具有較高塑形的同時(shí)沒有降低其強(qiáng)度;合金的斷裂特征為典型韌性斷裂,有較深的圓形韌窩和撕裂棱組成,碳納米管與基體合金結(jié)合緊密,在拉伸斷口處的白色須狀物質(zhì)即為表面被基體合金包覆的碳納米管;碳納米管的加入能顯著提高復(fù)合材料的抗腐蝕性能,腐蝕失

4、重量和平均腐蝕速率都隨著碳納米管加入量的增大而減小,當(dāng)加入2.0wt%的碳納米管浸蝕72h時(shí),復(fù)合材料的失重量僅為31mg,當(dāng)其浸蝕120h時(shí),平均腐蝕速率僅約為0.02664mg*cm-2/h,為基體合金平均腐蝕速率的3/10.腐蝕溶液PH值的變化規(guī)律及電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)都表明碳納米管的加入能夠顯著提高耐腐蝕性能;碳納米管增強(qiáng)鎂鋅復(fù)合材料的腐蝕機(jī)理:碳納米管呈網(wǎng)狀分布于合金的表面,鉚接住裂縫的兩邊緣,阻止裂紋擴(kuò)大,同時(shí)緊密連接基體與氧化膜