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纳米碳管增强铝基复合材料的工艺及性能研究

铝合金及铝基复合材料具有高比强度、高比模量、轻质、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损、不吸湿、尺寸稳定、不老化等特点,已成为航空、航天及其它尖端技术部门发展高性能结构材料的一个重要方向,也是近年来国内外新材料研究的热点之一。同时,铝基复合材料具有密度低、合金选择范围广、可热处理、制备工艺灵活多样等许多优点[1,2]。铝基复合材料具有很大的应用潜力,并且已有部分铝基复合材料成功地进入了商业化生产阶段。碳纳米管(Carbon Nanotubes,简称CNTs)是一种类似石墨的六边形碳原子网络卷曲而成的管状物。管子一般由多层组成,两端封闭,直径在几纳米到几十纳米之间,长度可达数微米[3]。碳纳米管由C-C共价键(自然界最稳定的化学键)结合而成,是所有已知最结实、刚度最高的材料之一。理论计算和实验表明,碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性,SWNTs的杨氏模量理论估计可高达5 TPa,实验测得MWNTs的杨氏模量平均为1.8 TPa[4],弯...  (本文共4页) 阅读全文>>

浙江大学
浙江大学

无压渗透法制备纳米碳管增强铝基复合材料及其性能研究

纳米碳管增强铝基复合材料具有广泛的应用前景,通过纳米碳管增强体与铝基体的复合,使材料具有了单组元所不具备的优良性能。无压渗透是指熔融的铝合金在无外力作用下,借助浸润导致的毛细管压力渗入预制件中,无压渗透技术是一种制备金属基复合材料的新方法。与传统的固态法和液态法相比,无压渗透具有工艺简单、成本低廉、制备的复合材料致密度高等特点。本论文利用该方法制备了纳米碳管增强铝基复合材料,初步探讨了熔融的铝液向增强预制件中渗透的工艺条件,并对该铝基复合材料的摩擦磨损性能进行了相关的研究。本文运用化学气相沉积(CVD)的方法制备了多壁纳米碳管,经超声分散处理后,用SEM、TEM以及Raman等对所制备的纳米碳管进行了表征。无压渗透法制备金属基复合材料存在的最大的困难是增强体与金属基体的浸润性问题。就本实验而言,最大的困难是CNTs/Al系统的润湿性差,导致熔融的铝液很难渗透进入增强材料中。为使渗透容易发生,本文主要采取了以下措施:1)在增强体中...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

纳米碳管增强铝基复合材料的制备

铝基复合材料是金属基复合材料领域中一个重要研究方向,具有低密度、高强度、耐腐蚀和可操作性好等优点,可以广泛应用于生活中各个方面。纳米碳管以其优异的性能受到人们的广泛关注,具有低密度、高比强度、高比模量等性能,是制备复合材料的理想增强体。使用纳米碳管增强铝基复合材料具有广泛的应用前景,纳米碳管与铝基体的复合可以使材料具有单组元不具有的优异性能,这种材料有许多诱人的前景,如航空航天、汽车制造以及电子工业等目前使用高能球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料的研究较少,尤其缺乏对球磨制备过程中各个阶段特征的研究,大部分研究都集中在对制备出材料性能的描述上。制备纳米碳管增强铝基复合材料需要解决的问题有两个,一个是促使纳米碳管均匀分散在铝基体中,另一方面是提高纳米碳管与铝基体之间的润湿性,增强纳米碳管与铝基的界面结合。本文使用高能球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料,首先是复合粉末体的制备,研究了制备过程中各个参数对粉末形态的演变、粉末粒度的分布...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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纳米碳管/铝基复合材料制备及摩擦性能研究

本文首先综述铝基复合材料的设计和制备方法,并介绍基体合金和增强体的选择方法。金属基复合材料(MMCs)的制备方法包括固态法和液态法和原位法,而铝基复合材料具有很宽广的设计自由度。对于颗粒增强的铝基复合材料,固态法中最常用的方法是粉末冶金法;液态法中最常用的方法是铸造法。本文将对比这两种方法的优缺点。原位复合工艺制备MMCs具有显著的技术优势和经济优势,近些年引起了人们的广泛关注。原位复合工艺主要包括自蔓延燃烧反应法(SHS)、放热弥散法(XD)、直接氧化法(DIMOX)、无压浸渗法(PRIMEX)、气液反应合成法(VLS)、机械合金化法(MA)以及反应热压法(RHP)等。本文着重介绍无压渗透法(PRIMEX)。纳米碳管由于其许多特殊性能及潜在的应用而引起了人们的广泛兴趣。纳米碳管具有良好的化学稳定性。Kuzumaki等对热压和热挤制备的纳米碳管增强铝基复合材料的研究表明,纳米碳管在制备过程中没有被破坏,即使在983K下保温24h...  (本文共65页) 本文目录 | 阅读全文>>

南昌大学
南昌大学

碳纳米管增强铝基复合材料超声波焊接制备工艺及其性能研究

本文采用超声波焊接方法成功制备出了焊缝界面结合良好的碳纳米管增强铝基复合材料,对制备过程中所涉及的碳纳米管的提纯与分散、6061铝合金超声波焊接性能、碳纳米管与铝基体界面反应情况、工艺参数对复合材料的力学性能及微观组织结构的影响进行了深入地研究与分析,并借助光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、高分辨电镜、X射线衍射和能谱分析以及力学性能测试仪器等分析测试手段对复合材料的制备工艺进行了评定、对其室温力学性能进行了测试、对其显微组织结构进行了观察、并探讨了碳纳米管对复合材料的增强机理。在焊接时间120ms,焊接压力17.5MPa,碳纳米管以喷雾形式铺入铝基体上所制备的复合材料成形最好,其焊缝平整光滑,碳纳米管以条丝状形式分布于复合材料铝基体中且分散较均匀,几乎没有团聚现象发生,其中焊缝处及其周围的碳纳米管较多,远离焊缝位置处碳纳米管含量相对较少,且其最大剥离力达到195.346N,相比焊接后的铝合金提高了44%;拉伸剪切力大于867.6...  (本文共77页) 本文目录 | 阅读全文>>

浙江大学
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碳纳米管增强铝基复合材料的无压渗透法制备及性能研究

关于碳纳米管/铝基复合材料的研究虽然取得了一定进展,但是一些最基本的问题目前并没有真正得到解决,主要是:(1)碳纳米管在铝基复合材料合成过程中的化学稳定性问题;(2)碳纳米管在铝合金基体中的分散问题;(3)碳纳米管与铝合金基体的界面结合问题;(4)碳纳米管对铝合金基体的增强机理问题。关于碳纳米管与铝基体的化学反应,目前已有较多研究,但结论不尽一致。碳纳米管与铝基体的化学反应涉及碳管与铝基体的界面润湿和界面结合问题,这同时也与碳管在基体中的分散和碳管的增强机制密切相关。本文利用真空炉将经过球磨混合的碳纳米管、铝粉和镁粉在700~850℃煅烧,研究碳纳米管与铝的化学反应,分析了反应条件对产物的影响。结果表明,金属镁的存在使得高温下铝粉表面的氧化膜被去除,从而使铝与碳纳米管发生化学反应并通过反应浸润机制实现铝液在碳纳米管表面的铺展和包覆。铝液与碳纳米管的化学反应实际上是铝与碳管表面缺陷和无定形碳的反应,这种反应受到碳管表面纳米尺度的缺...  (本文共164页) 本文目录 | 阅读全文>>