原位合成碳納米管-鋁基復(fù)合材料及其耐磨、耐蝕性能.pdf

1、碳納米管(CNTs)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以其優(yōu)良的物理和力學(xué)性能，逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。探索CNTs/A1復(fù)合材料的制備技術(shù)和研究其摩擦磨損及腐蝕性能，對(duì)于納米相增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)制備具有理論意義和實(shí)用價(jià)值。本文探索了一種原位化學(xué)氣相沉積法合成制備CNTs/A1復(fù)合材料的新方法，研究了CNTs對(duì)復(fù)合材料的顯微結(jié)構(gòu)、硬度、摩擦磨損性能及腐蝕性能的影響。 實(shí)驗(yàn)研究了原位化學(xué)氣相沉積法制備CNTs/A1復(fù)合粉末。首先，以鋁為載體，

2、采用沉積.沉淀法制備Ni/A1催化劑；隨后利用化學(xué)氣相沉積(CVD)法，以甲烷為碳源，以一定比例的氫氣和氮?dú)鉃檩d氣，在Ni/A1催化劑上原位生長(zhǎng)CNTs。結(jié)果表明，原位反應(yīng)生長(zhǎng)出的CNTs均勻的分散在鋁基體中；CNTs的產(chǎn)率隨催化劑中含Ni量的增加和反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，同時(shí)伴有洋蔥狀碳結(jié)構(gòu)的生成；隨著載氣氣氛中氮?dú)馀c氫氣比例的不同，CNTs的產(chǎn)率及形態(tài)發(fā)生變化。氫氣的存在會(huì)阻礙CNTs的生長(zhǎng)；而氮?dú)鈱?duì)碳納米管的生長(zhǎng)起雙重作用。氮原子既

3、可能占據(jù)碳原子在催化劑上的吸附位置而阻礙CNTs的生長(zhǎng)；也可能促進(jìn)碳原子在催化劑中的擴(kuò)散而有利于CNTs的生長(zhǎng)。 對(duì)實(shí)驗(yàn)獲得的CNTs/A1復(fù)合粉末，采用粉末冶金法制備得到CNTs增強(qiáng)鋁基復(fù)合塊體材料。對(duì)復(fù)合材料的顯微組織及硬度的研究表明，隨著復(fù)合材料中CNTs含量的不斷增加，基體鋁的晶粒細(xì)化，硬度升高。 采用油磨的方法對(duì)復(fù)合材料的摩擦磨損行為進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，CNTs的加入提高了復(fù)合材料的摩擦磨損性能;去應(yīng)力退火處