共球磨制備CNT-Al復(fù)合材料及組織性能研究.pdf

1、隨著科技水平的進(jìn)步以及全球能源危機(jī)的加劇，傳統(tǒng)的單一材料越來越難以適應(yīng)復(fù)雜的服役條件，因此人們對(duì)輕質(zhì)高強(qiáng)的結(jié)構(gòu)材料的需求日趨強(qiáng)烈。CNT/Al復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度、高比剛度、良好的耐腐蝕性、高導(dǎo)熱以及優(yōu)異的加工性能潛力，引起了人們的廣泛關(guān)注。目前，CNTs在CNT/Al復(fù)合材料中的均勻分散、結(jié)構(gòu)完整性以及Al基體組織細(xì)化成為了研究熱點(diǎn)。然而，當(dāng)前還沒有理想的技術(shù)手段能同時(shí)解決上述問題。
　　本文針對(duì)上述關(guān)鍵問題，通過改變球磨轉(zhuǎn)

2、速共球磨CNTs與球形Al粉，利用低速球磨的剪切作用，均勻分散CNTs于Al表面；再利用短時(shí)高速球磨沖擊碰撞作用，將CNTs嵌入Al粉內(nèi)，在實(shí)現(xiàn)CNTs均勻分散的同時(shí)保持CNTs結(jié)構(gòu)的完整性。此外，通過調(diào)整球磨轉(zhuǎn)速，改變球磨介質(zhì)與粉體之間的作用方式，提高Al基體組織細(xì)化的飽和性。本文的主要研究成果如下：
　　1、低速球磨的剪切摩擦作用有利于CNTs均勻分散在片狀的Al基體表面；而高速球磨劇烈地沖擊碰撞無法將CNTs分散開，經(jīng)過反復(fù)

3、地冷焊-破碎過程實(shí)現(xiàn)CNTs團(tuán)簇的碎化。
　　2、Al基體經(jīng)過6.0 h的低速剪切球磨，組織細(xì)化達(dá)到飽和，通過高速球磨0.5 h后其晶粒尺寸達(dá)到195nm，小于單一高速球磨6.5 h的晶粒尺寸。更為重要的是，其細(xì)化組織的熱穩(wěn)定性也高于高速球磨制備的復(fù)合粉末。
　　3、CNT/Al復(fù)合粉末經(jīng)過570 oC真空熱壓燒結(jié)、400 oC熱鍛以及500 oC熱擠壓后，其致密度達(dá)到99.9％。力學(xué)性能測(cè)試表明，低速球磨6.5 h制備的2

4、 wt%CNT/Al復(fù)合材料比高速球磨6.5 h的復(fù)合材料其屈服強(qiáng)度提高了7.8%，達(dá)到277MPa，抗拉強(qiáng)度提高了3.3%為377 MPa，延伸率達(dá)到7.3%；相對(duì)單一球磨轉(zhuǎn)速，分步球磨制備的2 wt%CNT/Al復(fù)合材料具有更加優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，屈服強(qiáng)度提高了21.7%為337 MPa，抗拉強(qiáng)度提高了8.2%為408 MPa，同時(shí)保持6.8%延伸率。
　　4、分步球磨制備的CNT/Al復(fù)合材料強(qiáng)化的機(jī)理歸因于：1）球磨轉(zhuǎn)速改