采用粉末冶金法和熱擠壓法制備了CNTs增強鋁基復(fù)合材料,并用掃描電鏡和光學(xué)顯微鏡觀察了復(fù)合材料的顯微組織和摩擦表面形貌,分析了CNTs含量對鋁基復(fù)合材料的硬度、摩擦磨損等性能的影響。結(jié)果表明,隨CNTs含量的增加,鋁基復(fù)合材料致密度增大,摩擦因數(shù)和磨損率降低,硬度也降低;材料磨損形式主要為粘著磨損和磨粒磨損。 

【文章來源】：特種鑄造及有色合金. 2016,36(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１未擠壓及擠壓不同ＣＮＴｓ含量下復(fù)合材料顯微組織（ａ）未熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）

３個試樣，取平均值。２試驗結(jié)果與討論２．１顯微組織圖１為熱擠壓前后試樣的顯微組織。圖１中灰色塊狀相為Ｓｉ顆粒，較小黑色片狀相為石墨顆粒。比較可知，Ｓｉ和石墨經(jīng)熱擠壓后在鋁基體中分布更為均勻。從圖１ａ看出，基體組織粗大，石墨與Ｓｉ顆粒集中分布于晶界處，并存在大量孔洞缺陷。經(jīng)熱擠壓后Ｓｉ與石墨更均勻地分散在基體里面，從圖１ｂ～圖１ｄ可以看到，隨著ＣＮＴｓ含量的增多，組織中并未出現(xiàn)孔洞缺陷，說明通過熱擠壓能使復(fù)合材料組織更加致密。圖２為ＣＮＴｓ純化后的ＴＥＭ照片，可以看到ＣＮＴｓ（ａ）未熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．１％（ｂ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．１％（ｃ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．２％（ｄ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．３％圖１未擠壓及擠壓不同ＣＮＴｓ含量下復(fù)合材料顯微組織為多壁、中空、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，直徑為１０～５０ｎｍ，長度為１～１０μｍ。圖２碳納米管的ＴＥＭ照片２．２顯微硬度圖３為復(fù)合材料的硬度與ＣＮＴｓ含量的關(guān)系。從圖３復(fù)合材料的硬度與ＣＮＴｓ含量的關(guān)系圖３可以看到，加入０．１％的ＣＮＴｓ后，復(fù)合材料的硬度（ＨＶ）由４６增大到５３，可見適量ＣＮＴｓ有助于提高基體硬度。但是隨著ＣＮＴｓ（含量）從０．１％增加到０．３％，復(fù)合材料的硬度反而降低，這是由于隨著ＣＮＴｓ含量增多，更不容易在基體中分散均勻，部分發(fā)生團(tuán)聚，反而使基體的硬度下降。２．３摩擦磨損性能由于摩擦磨損為干摩擦，如果負(fù)載過大，轉(zhuǎn)速過高，摩擦過程中試樣

通過熱擠壓能使復(fù)合材料組織更加致密。圖２為ＣＮＴｓ純化后的ＴＥＭ照片，可以看到ＣＮＴｓ（ａ）未熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．１％（ｂ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．１％（ｃ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．２％（ｄ）熱擠壓，ｗ（ＣＮＴｓ）＝０．３％圖１未擠壓及擠壓不同ＣＮＴｓ含量下復(fù)合材料顯微組織為多壁、中空、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，直徑為１０～５０ｎｍ，長度為１～１０μｍ。圖２碳納米管的ＴＥＭ照片２．２顯微硬度圖３為復(fù)合材料的硬度與ＣＮＴｓ含量的關(guān)系。從圖３復(fù)合材料的硬度與ＣＮＴｓ含量的關(guān)系圖３可以看到，加入０．１％的ＣＮＴｓ后，復(fù)合材料的硬度（ＨＶ）由４６增大到５３，可見適量ＣＮＴｓ有助于提高基體硬度。但是隨著ＣＮＴｓ（含量）從０．１％增加到０．３％，復(fù)合材料的硬度反而降低，這是由于隨著ＣＮＴｓ含量增多，更不容易在基體中分散均勻，部分發(fā)生團(tuán)聚，反而使基體的硬度下降。２．３摩擦磨損性能由于摩擦磨損為干摩擦，如果負(fù)載過大，轉(zhuǎn)速過高，摩擦過程中試樣溫度會過高，從而導(dǎo)致鋁基體軟化，影響結(jié)果的真實性。因此，試樣在２、４、６Ｎ載荷下進(jìn)行摩擦磨損試驗，�。辰M試樣，分別計算出磨損率并取平均值，見圖４�？梢钥闯�，載荷為４Ｎ時，各組試樣的磨損率最高。磨損率還與ＣＮＴｓ含量有關(guān)，在相同載荷下，隨著ＣＮＴｓ的含量增加，復(fù)合材料的磨損率逐漸減校這與ＳＩＭＭＷ等［８］研究結(jié)果是一致的，即復(fù)合材料的磨損率隨增強相體積分?jǐn)?shù)的增加而降低。另外，未添加ＣＮＴｓ的試樣磨損率在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]石墨/CNTs增強鋁基混雜復(fù)合材料的微觀組織與摩擦磨損性能[J]. 吳尚敏,李克,王飛,廖健南,詹美清.  材料導(dǎo)報. 2014(02)
[2]碳納米管/鋁基復(fù)合材料的制備及摩擦性能研究[J]. 丁志鵬,張孝彬,許國良,何金孝,涂江平,陳衛(wèi)祥.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2005(11)
[3]多壁納米碳管/Cu基復(fù)合材料的摩擦磨損特性[J]. 王浪云,涂江平,楊友志,張孝彬,陳衛(wèi)祥,盧煥明.  中國有色金屬學(xué)報. 2001(03)

博士論文
[1]碳納米管及錫—碳納米管復(fù)合材料的電化學(xué)儲鋰性能研究[D]. 張洪坤.北京化工大學(xué) 2013
[2]碳納米管/碳纖維多尺度復(fù)合材料界面增強機理研究[D]. 王超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：2968936