在攪拌摩擦加工制備碳納米管增強鋁基復合材料（CNTs/Al）的基礎上,研究了熱軋對復合材料微結構與性能的影響。結果表明,熱軋使基體晶粒沿軋制方向拉長,同時有利于CNTs的取向并在一些CNTs-Al界面形成Al4C3相;基于CNTs取向等微結構的變化以及界面反應引起界面結合力增強的因素,沿軋制方向復合材料的抗拉強度、導電性明顯提高,熱膨脹率降低。 

【文章來源】：材料導報. 2017,31(18)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１ＣＮＴｓ／Ａｌ復合材料的ＦＳＰ／熱軋復合制備Ｆｉｇ．１ＦＳＰ／ｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣＮＴｓ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ

伸試驗，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型回路電阻測量儀沿ＦＳＰ或熱軋方向測試電阻，然后換算為復合材料的電導率。采用ＰＣＹ－ｌｌ型熱膨脹儀進行熱膨脹系數(shù)測試，測試方向平行于ＦＳＰ或熱軋方向，加熱溫度為２５～４００℃，升溫速率為５℃／ｍｉｎ，氬氣保護。為方便描述，ＣＮＴｓ在ＣＮＴｓ／Ａｌ復合材料中含量為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結果與分析２．１微結構圖２為ＦＳＰ制備的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復合材料復合區(qū)的微結構。其中圖２（ａ）為復合材料中鋁基體的晶粒形態(tài)，可見鋁晶粒為納米級的等軸晶粒。圖２（ｂ）為基體中ＣＮＴｓ的分布狀態(tài)，可看到沿長度和徑向方向的ＣＮＴｓ，表明ＣＮＴｓ在鋁基中呈無序的分布形態(tài)，且部分ＣＮＴｓ發(fā)生卷曲、纏結。圖２（ｃ）為ＣＮＴｓ與鋁基的界面，可見ＣＮＴｓ－Ａｌ結合界面清潔，結合良好，在界面無中間化合物生成。圖３為熱軋對ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復合材料微結構的影響。由于熱軋過程中晶粒發(fā)生塑性流變，熱軋促使鋁晶粒沿軋制方向取向，導致沿軋制方向納米級鋁晶粒被拉長，如圖３（ａ）所示。從圖３（ｂ）可完整看到幾個趨于平行排列的ＣＮＴｓ，表明熱軋促進了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)復合材料的ＣＮＴｓ－Ａｌ界面特征，存在層片狀物質，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結果與分析２．１微結構圖２為ＦＳＰ制備的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復合材料復合區(qū)的微結構。其中圖２（ａ）為復合材料中鋁基體的晶粒形態(tài)，可見鋁晶粒為納米級的等軸晶粒。圖２（ｂ）為基體中ＣＮＴｓ的分布狀態(tài)，可看到沿長度和徑向方向的ＣＮＴｓ，表明ＣＮＴｓ在鋁基中呈無序的分布形態(tài)，且部分ＣＮＴｓ發(fā)生卷曲、纏結。圖２（ｃ）為ＣＮＴｓ與鋁基的界面，可見ＣＮＴｓ－Ａｌ結合界面清潔，結合良好，在界面無中間化合物生成。圖３為熱軋對ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復合材料微結構的影響。由于熱軋過程中晶粒發(fā)生塑性流變，熱軋促使鋁晶粒沿軋制方向取向，導致沿軋制方向納米級鋁晶粒被拉長，如圖３（ａ）所示。從圖３（ｂ）可完整看到幾個趨于平行排列的ＣＮＴｓ，表明熱軋促進了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)復合材料的ＣＮＴｓ－Ａｌ界面特征，存在層片狀物質，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發(fā)生斷裂、破碎的ＣＮＴｓ表面的活性Ｃ原子與Ａｌ發(fā)生反應而形成的。圖２ＦＳＰ制備的復合材料的微結構Ｆｉｇ．２ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＮＴｓ／ＡｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙＦＳＰ圖３復合材料熱軋后的微結構Ｆｉｇ．３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＮＴｓ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｆｔｅｒｈｏｔｒｏｌｌｉｎｇ２．２物相圖４為熱軋前后的ＣＮＴｓ４．７／Ａｌ復合材料的ＸＲＤ圖。由圖

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



本文編號：2988076