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《碳納米管增強鈦鋁基復(fù)合材料的組織與性能》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、Vol.26No.3安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報第26卷第3期July2009J.ofAnhuiUniversityofTechnology2009年7月文章編號：1671-7872（2009）03-0243-02碳納米管增強鈦鋁基復(fù)合材料的組織與性能郭文生，袁曉敏，陳燕（安徽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，安徽馬鞍山243002）摘要：采用激光熔鑄技術(shù)制備碳納米管增強鈦鋁合金復(fù)合材料，對鑄塊的組織、結(jié)構(gòu)及斷口形貌進行分析。結(jié)果表明：鑄塊的基體主相為TiAl，Ti3Al合金，碳納米管細(xì)化了基體組織晶粒，適量的碳納米管提高了材料的硬度和韌性，w(CNTs
2、)=1.5%時，復(fù)合材料顯微硬度（738HV）與相同條件下基體合金硬度（647HV）相比提高了14%，材料斷口為韌性斷裂。關(guān)鍵詞：鈦鋁合金；碳納米管；復(fù)合材料；激光熔鑄中圖分類號：TB331文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi:10.3969/j.issn.1671-7872.2009.03.011MicrostructureandPropertiesofCarbonNanotubesReinforcedTiAlAlloysCompositeGUOWen-sheng,YUANXiao-min,CHENYan（SchoolofMaterialsScien
3、ceandEngineering,AnhuiUniversityofTechnology,Ma'anshan243002,China）Abstract：PreparedCNTsreinforcedTiAlalloycompositebylasercasting.Thesamplewascharacterizedbyscanningelectronmicroscope(SEM)andX-raydiffraction(XRD).TheresultsshowedthatthemainphaseoftheingotisTiAlandTi3Ala
4、lloy.AspotofCNTsremainedonthefracturesurfaceindicateditisductilefracture.Besides,themicrohardnesswasimprovedremarkablyincomparisontoTiAlmatrix.Expecially,themicrohardnesswasincreasedto738HVfrom647HVofTiAlmatrixwhenw(CNTs)is1.5%.Keywords：TiAlalloy；carbonnanotubes；composit
5、es；lasercasting[1]碳納米管（CNTs）具有強度高、彈性模量大、高溫時穩(wěn)定、密度小等特點,被認(rèn)為是理想的納米晶須增強[2]增韌材料及纖維類強化相的終極形式。目前，人們在聚合物、金屬和陶瓷等碳納米管增強復(fù)合材料方面做過很多嘗試，并取得了一些進展。[3]TiAl合金密度低、耐熱性好，具有高的比強度、比剛度等優(yōu)點，但其室溫脆性以及中高溫強度不足，嚴(yán)重[4]地阻礙了TiAl基合金的應(yīng)用。利用激光快速熔凝的特點，激光熔鑄Ti，Al,鋁硅粉及碳納米管混合粉，制備以力學(xué)性能優(yōu)異的TiAl合金為基的碳納米管增強復(fù)合材料。1試驗材料與方法
6、1.1試驗材料純度為99%-75μm的Ti粉；純度為99%-100μm的Al粉；北京科學(xué)研究院生產(chǎn)的100μm鋁硅粉（Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.4%，文中百分?jǐn)?shù)未標(biāo)注的均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；中國科學(xué)院成都有機化學(xué)有限公司生產(chǎn)的多壁碳納米管，碳納米管規(guī)格參數(shù)為：管徑30~50nm，管長~50μm，純度95%，灰份1.5%，視比容8.3mL/g，比表面2積>60m/g，電導(dǎo)率>102S/m。1.2試驗方法將Ti，Al及鋁硅粉中的Si按原子比為51.5:48:0.5混合得到Ti-48Al-0.5Si混合粉末，將多壁CNTs提純除去其中的無定形碳，采用超聲
7、波分散，分散液為丙酮，分散時間為30min。CNTs經(jīng)分散后與Ti-48Al-0.5Si粉末混合。將混合粉末在星形球磨機中球磨16h，球磨在氬氣氣氛中進行。圖1為1.5%CNTs的復(fù)合粉末經(jīng)收稿日期：2008-02-18作者簡介:郭文生（1979-），男，陜西商洛人，碩士生。244安徽工業(yè)大學(xué)學(xué)報2009年球磨16h后的形貌。由圖1可以看出：CNTs在球磨過程中團聚傾向減小。在40MPa壓力下將球磨后的混合粉末壓成直徑為13mm的型坯，先采用真空燒結(jié)爐對試樣在550℃下燒結(jié)5h，燒結(jié)后復(fù)合材料鑄塊形貌如圖2。由圖2可以看到，CNTs與基
8、體緊密結(jié)合，并均勻分散在基體中，未發(fā)生團聚（CNTs如圖2中的a處）。采用CO2激光器對燒結(jié)后的型坯進行激光熔鑄試驗，熔鑄參數(shù)：功率為800W，掃描速率24mm/min，熔鑄試驗在氬氣保護下進行。將得到的試
