碳納米管和石墨烯增強(qiáng)AZ31鎂基復(fù)合材料的組織和性能研究.pdf

1、采用粉末冶金法結(jié)合熱擠壓制備了不同含量的碳納米管(Carbon nanotubes，CNTs)、石墨烯(Graphene nanoplates，GNPs)及兩者混雜增強(qiáng)AZ31鎂基復(fù)合材料。利用光學(xué)顯微鏡、X射線衍射、能譜分析和掃描電子顯微鏡等對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表征。研究了CNTs、GNPs加入含量對(duì)顯微組織、致密度、力學(xué)性能、導(dǎo)電性能和摩擦性能的影響;考察了過(guò)程控制劑含量對(duì)球磨結(jié)果的影響;為了進(jìn)一步發(fā)揮增強(qiáng)體的效果，探索了不同混雜比例CN

2、Ts/GNPs增強(qiáng)體對(duì)復(fù)合材料組織和性能的影響;進(jìn)行了復(fù)合材料的等徑角擠壓試驗(yàn)。主要結(jié)果如下:
　　當(dāng)過(guò)程控制劑硬脂酸的含量為0.3wt.％時(shí)，球磨后粉末顆粒最均勻，擠壓后材料的抗壓強(qiáng)度、硬度、致密度和導(dǎo)電性能最高。
　　隨著CNTs含量的增加，復(fù)合材料的晶粒尺寸先減小后增大、強(qiáng)度先升高后降低、延伸率和導(dǎo)電率逐漸降低、抗摩擦性能逐漸提高。當(dāng)CNTs的含量為1wt.％時(shí)，晶粒尺寸比基體合金降低19％;其強(qiáng)度稍有升高;硬度和斷裂

3、應(yīng)變比基體提高10％和13％;當(dāng)摩擦中的法向載荷為50N時(shí)，摩擦系數(shù)和磨損量分別降低15％和39％。GNPs的含量越高，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、顯微硬度和抗摩擦性能也越高、延伸率、密度和導(dǎo)電率越低。當(dāng)GNPs的含量為0.5wt.％，擠壓方向的晶粒尺寸比基體降低12％;抗拉強(qiáng)度、延伸率、抗壓強(qiáng)度、硬度分別為269MPa，13.8％，480MPa和83.5HV;當(dāng)法向載荷為50N時(shí)，摩擦系數(shù)和磨損量分別降低9％和25％。
　　CNTs/G

4、NPs混雜增強(qiáng)比單一增強(qiáng)的綜合力學(xué)性能好。尤其當(dāng)混雜比例為1∶1(CNTs和GNPs的含量分別為0.5wt.％)時(shí)，復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的協(xié)同效應(yīng)。該復(fù)合材料的晶粒均勻細(xì)小;抗拉強(qiáng)度、硬度和延伸率最高，分別為315MPa、88.7HV和18.5％，比基體合金提升了11％、9％和28％;導(dǎo)電率為基體的75％;當(dāng)法向載荷為50N時(shí)，復(fù)合材料的摩擦系數(shù)和磨損量降低了10％和27％。
　　ECAP變形一道次后，組織明顯細(xì)化，屈服強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)