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《碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的機(jī)械分散制備及其組織性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：論文評(píng)閱人l：評(píng)閱人2：評(píng)閱人3：評(píng)閱人4：評(píng)閱人5：瑩函跫?xì)殹苁纱疝q委員會(huì)主席：委員1：委員2：委員3：委員4：答辯日期：洲0㈣2斃㈣刪縊㈣印整洲5織一㈣磣螋惻一挫及備趔斂僉檀醬植金復(fù)薹锃強(qiáng)絲蟹苤紐籃Author’SSignature：Supervisor’Ssignature：Reviewers：ExaminingCommitteeChairman：ExaminingCommitteeMembers：Dateoforaldefense：掣薹I業(yè)差掣型幽重I主I些地照且堂幽型大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文
2、，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文摘要本文分別利用兩種機(jī)械法分散(高能球磨HEM，攪拌摩擦加工FSP)方式制備了CNT／A1復(fù)合材料。采用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡、拉曼光譜、x射線衍射、顯微硬度、拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)、熱物理分析儀等測試手段對(duì)兩種制備方法所涉及到的CNT長度變化、
3、損傷、分散均勻性和CNT—A1界面反應(yīng)以及拉伸性能和熱物理性能等進(jìn)行了系統(tǒng)地研究與分析，并結(jié)合模型計(jì)算就兩種機(jī)械法分散工藝中的CNT長度演化以及復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制進(jìn)行了深入的探討。對(duì)于球磨工藝制備CNT／A1．4．9Mg復(fù)合材料來說，影響CNT分散的主要因素是球磨轉(zhuǎn)速和時(shí)間，300rpm時(shí)Al粉末的變形程度小，比表面積不足以容納CNT；450rpm時(shí)A1粉末的變形程度大，但粉末之間的冷焊嚴(yán)重，CNT來不及分散就被冷焊到基體中：400rpm時(shí)Al粉的變形較大，而冷焊也不嚴(yán)重，有利于獲得均勻分散的CNT。在400rpm下，隨著球磨時(shí)間延長，CNT長度變短，但分散性逐漸
4、提高，經(jīng)過8h球磨后CNT已經(jīng)完全分散到Al基體中了，同時(shí)CNT的長度也從原始的數(shù)微米減小到250nlTl。熱壓溫度對(duì)CNT／A!．4．9Mg復(fù)合材料的界面反應(yīng)有重要的影響，853K熱壓時(shí)，CNT—A1界面反應(yīng)嚴(yán)重，CNT損傷明顯；而當(dāng)熱壓溫度減小到753K時(shí)，界面反應(yīng)受到明顯抑制，在基體中只觀察到尺寸為數(shù)十納米的細(xì)小A14C3反應(yīng)產(chǎn)物；CNT—AI界面干凈、平直，CNT管狀結(jié)構(gòu)保持良好，復(fù)合材料的強(qiáng)度也得到明顯提高。對(duì)于優(yōu)化參數(shù)下制備的復(fù)合材料中CNT在基體中分布均勻、且沿著熱變形方向定向分布。均勻分布的CNT使復(fù)合材料的晶粒明顯細(xì)化，1．5和3v01．％CNT
5、的復(fù)合材料的晶粒僅有300和200nlIl。復(fù)合材料的密度隨CNT含量的增加而線性減小，而彈性模量和力學(xué)強(qiáng)度則大幅度提升。3v01．％CNT／A1．4．9Mg復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到601MPa，彈性模量提高到83GPa，但過于細(xì)小的晶粒和HEM引入的雜質(zhì)使復(fù)合材料延伸率較低，僅有3％。通過多道次FSP制備了CNT／2009A1復(fù)合材料。FSP道次增加，CNT的團(tuán)聚含量減小，CNT分布均勻性提高。超過3道次后CNT完全分散到基體中。FSP道次增加，CNT的長度減小。當(dāng)?shù)来卧黾拥?時(shí)，CNT的長度僅有250nlTl，但CNT的直徑在整個(gè)FSP過程中變化很小。CNT分布
6、在基體中可以有效地釘軋晶界，使得復(fù)合材料的晶粒尺寸隨著FSP道次的增加而減小，超過3道次后晶粒尺寸達(dá)到穩(wěn)定，約為800nnl。3-4道次時(shí)，CNT既能均勻分布，又能保持一定的長度，且晶粒也比較細(xì)小，所以復(fù)合材料的強(qiáng)一塑性配合比其它道次的復(fù)合材料要好。利用4道次FSP制備了1．5和4．5v01．％CNT／2009AI復(fù)合材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CNT在經(jīng)過4道次FSP后均勻隨機(jī)的分散在基體中，部分還有彎曲。CNT受到的損傷較小，管狀結(jié)構(gòu)保持良好且CNT．AI界面結(jié)合良好，僅在少量CNT碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的機(jī)械分散制備及其組織性能研究的管端觀察到有A14C3的生成。CNT
7、的加入使復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度大幅度提高，1．5和4．5v01．％CNT復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度相對(duì)于基體分別提高了26和43％；但抗拉強(qiáng)度只提升了約11％，且CNT含量從1．5提高到4．5v01．％時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度還出現(xiàn)下降，主要是CNT的隨機(jī)取向造成的CNT的不同時(shí)損傷。為此，采用后續(xù)熱軋制的方式使CNT定向分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)熱軋制后CNT實(shí)現(xiàn)很明顯的定向分布，CNT仍保持其管狀結(jié)構(gòu)且界面干凈平直，復(fù)合材料的強(qiáng)度、塑性和彈性模量相比于FSP復(fù)合材料得到大幅度的提升，3vot．％CNT／2009A1復(fù)合材料在強(qiáng)度達(dá)到600MPa的同時(shí)仍能保持10％以上的延伸率，相比于其
8、它方法制備
