在攪拌摩擦加工制備碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料（CNTs/Al）的基礎(chǔ)上,研究了熱軋對(duì)復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)與性能的影響。結(jié)果表明,熱軋使基體晶粒沿軋制方向拉長(zhǎng),同時(shí)有利于CNTs的取向并在一些CNTs-Al界面形成Al4C3相;基于CNTs取向等微結(jié)構(gòu)的變化以及界面反應(yīng)引起界面結(jié)合力增強(qiáng)的因素,沿軋制方向復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、導(dǎo)電性明顯提高,熱膨脹率降低。 

【文章來(lái)源】：材料導(dǎo)報(bào). 2017,31(18)北大核心

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圖１ＣＮＴｓ／Ａｌ復(fù)合材料的ＦＳＰ／熱軋復(fù)合制備Ｆｉｇ．１ＦＳＰ／ｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣＮＴｓ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

伸試驗(yàn)，拉伸加載方向平行于ＦＳＰ或熱軋方向，拉伸速率為２ｍｍ／ｍｉｎ。采用Ｄ５５０１型回路電阻測(cè)量?jī)x沿ＦＳＰ或熱軋方向測(cè)試電阻，然后換算為復(fù)合材料的電導(dǎo)率。采用ＰＣＹ－ｌｌ型熱膨脹儀進(jìn)行熱膨脹系數(shù)測(cè)試，測(cè)試方向平行于ＦＳＰ或熱軋方向，加熱溫度為２５～４００℃，升溫速率為５℃／ｍｉｎ，氬氣保護(hù)。為方便描述，ＣＮＴｓ在ＣＮＴｓ／Ａｌ復(fù)合材料中含量為０％的試樣表示為ＣＮＴｓ０／Ａｌ，含量為１．５％的試樣表示為ＣＮＴｓ１．５／Ａｌ，以此類推。２結(jié)果與分析２．１微結(jié)構(gòu)圖２為ＦＳＰ制備的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復(fù)合材料復(fù)合區(qū)的微結(jié)構(gòu)。其中圖２（ａ）為復(fù)合材料中鋁基體的晶粒形態(tài)，可見(jiàn)鋁晶粒為納米級(jí)的等軸晶粒。圖２（ｂ）為基體中ＣＮＴｓ的分布狀態(tài)，可看到沿長(zhǎng)度和徑向方向的ＣＮＴｓ，表明ＣＮＴｓ在鋁基中呈無(wú)序的分布形態(tài)，且部分ＣＮＴｓ發(fā)生卷曲、纏結(jié)。圖２（ｃ）為ＣＮＴｓ與鋁基的界面，可見(jiàn)ＣＮＴｓ－Ａｌ結(jié)合界面清潔，結(jié)合良好，在界面無(wú)中間化合物生成。圖３為熱軋對(duì)ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的影響。由于熱軋過(guò)程中晶粒發(fā)生塑性流變，熱軋促使鋁晶粒沿軋制方向取向，導(dǎo)致沿軋制方向納米級(jí)鋁晶粒被拉長(zhǎng)，如圖３（ａ）所示。從圖３（ｂ）可完整看到幾個(gè)趨于平行排列的ＣＮＴｓ，表明熱軋促進(jìn)了ＣＮＴｓ的取向；從圖３（ｂ）中還可看到一些ＣＮＴｓ沿軸向發(fā)生了斷裂，表明熱軋過(guò)程中的剪切作用可能使部分ＣＮＴｓ發(fā)生斷裂、破碎。圖３（ｃ）為典型的軋制態(tài)復(fù)合材料的ＣＮＴｓ－Ａｌ界面特征，存在層片狀物質(zhì)，分析其面間距為０．８６ｎｍ，處于（００３）晶面，推斷其為Ａｌ４Ｃ３相，這可能是熱軋加工時(shí)發(fā)生斷裂、破碎的ＣＮＴｓ表面的活

／Ａｌ，含量為１．５％的試樣表示為ＣＮＴｓ１．５／Ａｌ，以此類推。２結(jié)果與分析２．１微結(jié)構(gòu)圖２為ＦＳＰ制備的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復(fù)合材料復(fù)合區(qū)的微結(jié)構(gòu)。其中圖２（ａ）為復(fù)合材料中鋁基體的晶粒形態(tài)，可見(jiàn)鋁晶粒為納米級(jí)的等軸晶粒。圖２（ｂ）為基體中ＣＮＴｓ的分布狀態(tài)，可看到沿長(zhǎng)度和徑向方向的ＣＮＴｓ，表明ＣＮＴｓ在鋁基中呈無(wú)序的分布形態(tài)，且部分ＣＮＴｓ發(fā)生卷曲、纏結(jié)。圖２（ｃ）為ＣＮＴｓ與鋁基的界面，可見(jiàn)ＣＮＴｓ－Ａｌ結(jié)合界面清潔，結(jié)合良好，在界面無(wú)中間化合物生成。圖３為熱軋對(duì)ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)的影響。由于熱軋過(guò)程中晶粒發(fā)生塑性流變，熱軋促使鋁晶粒沿軋制方向取向，導(dǎo)致沿軋制方向納米級(jí)鋁晶粒被拉長(zhǎng)，如圖３（ａ）所示。從圖３（ｂ）可完整看到幾個(gè)趨于平行排列的ＣＮＴｓ，表明熱軋促進(jìn)了ＣＮＴｓ的取向；從圖３（ｂ）中還可看到一些ＣＮＴｓ沿軸向發(fā)生了斷裂，表明熱軋過(guò)程中的剪切作用可能使部分ＣＮＴｓ發(fā)生斷裂、破碎。圖３（ｃ）為典型的軋制態(tài)復(fù)合材料的ＣＮＴｓ－Ａｌ界面特征，存在層片狀物質(zhì)，分析其面間距為０．８６ｎｍ，處于（００３）晶面，推斷其為Ａｌ４Ｃ３相，這可能是熱軋加工時(shí)發(fā)生斷裂、破碎的ＣＮＴｓ表面的活性Ｃ原子與Ａｌ發(fā)生反應(yīng)而形成的。圖２ＦＳＰ制備的復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＮＴｓ／ＡｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙＦＳＰ圖３復(fù)合材料熱軋后的微結(jié)構(gòu)Ｆｉｇ．３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＮＴｓ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｆｔｅｒｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇ２．２物相圖４為熱軋前后的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復(fù)合材料的ＸＲＤ圖。由圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的力學(xué)和物理性能[J]. 史娜,聶俊輝,張亞豐,賈成廠.  北京科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(01)
[2]攪拌摩擦加工法制備碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料[J]. 趙霞,柯黎明,徐衛(wèi)平,劉鴿平.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2011(02)



本文編號(hào)：2988076