本文關(guān)鍵詞：粉末燒結(jié)法制備CNTs增強(qiáng)2014Al復(fù)合材料組織及力學(xué)性能，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳納米管以其具有高的強(qiáng)度、高的彈性模量、低的熱膨脹系數(shù)以及良好的潤(rùn)滑性等特征使其成為復(fù)合材料的理想增強(qiáng)相。傳統(tǒng)復(fù)合材料增強(qiáng)相如TiC、碳纖維等由于受到材料本身特性的限制,對(duì)復(fù)合材料性能的提高十分有限,所以,研究CNTs增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料就有著較為廣泛的應(yīng)用前景。然而,將CNTs加入到鋁基中比較困難,且工藝過(guò)程復(fù)雜,主要是CNTs特殊的物理和化學(xué)性能決定的。一方面,CNTs具有較大的比表面積,較高的表面能,存在大的范德華力,比較容易纏結(jié),很難在基體中均勻的分散。團(tuán)聚的CNTs是裂紋產(chǎn)生的根源,對(duì)材料的性能不利;另一方面,與鋁基體的潤(rùn)濕性差,界面結(jié)合不理想。所以,優(yōu)化出較佳的CNTs分散方法以及CNTs與基體的良好界面結(jié)合是十分有必要的。目前,盡管國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)CNTs增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料做了大量的研究,并且取得了一定的成績(jī),但是對(duì)CNTs在基體中的分散性以及與基體的界面結(jié)合上研究依然不夠成熟。本文通過(guò)粉末燒結(jié)法制備CNTs增強(qiáng)2014Al復(fù)合材料,研究了不同2014Al粉末粒度對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料分散性和力學(xué)性能的影響,優(yōu)化出較佳的2014Al顆粒粒度;同時(shí),通過(guò)調(diào)控CNTs含量對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料拉伸性能的影響,優(yōu)化出較佳的CNTs含量;此外,通過(guò)研究不同CNTs表面處理方式對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律,優(yōu)化出了具有較佳表面處理的CNTs。(1)探討了2014Al粒度對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響。不同粒度2014Al顆粒在球磨過(guò)程中尺寸變化規(guī)律和對(duì)CNTs保護(hù)程度不同。平均尺寸為9μm的顆粒在球磨過(guò)程中既能在一定程度上保護(hù)CNTs,又能提高CNTs在基體中的分散性,所制備的復(fù)合材料表現(xiàn)出較佳的力學(xué)性能。(2)研究了CNTs含量對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。隨CNTs含量由0.3 wt.%增加到0.7 wt.%,復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度先增大后減小,延伸率不斷減小。當(dāng)CNTs含量為0.5 wt.%時(shí),復(fù)合材料表現(xiàn)出較佳的拉伸性能,其屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度分別由354 MPa和517 MPa提高到418 MPa和577 MPa,斷裂應(yīng)變則由13.2%降低到11.9%。(3)研究了不同表面處理的CNTs對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響。未處理的CNTs經(jīng)過(guò)超聲分散后依然在基體中大量團(tuán)聚;經(jīng)過(guò)573 K/3 h氧化處理后,表面變得光滑,有利于CNTs在基體中的分散;羧基化處理除去了CNTs表面的無(wú)定形碳,并且引入了極性鍵-COOH,使得CNTs在基體中分散較均勻,表現(xiàn)出較佳的分散性。此外,羧基化處理CNTs產(chǎn)生的粗糙表面有利于與基體的機(jī)械鎖合,從而提高了與基體間的應(yīng)力傳遞效果。(4)通過(guò)對(duì)比CNTs/2014Al復(fù)合材料拉伸性能發(fā)現(xiàn),CNTs經(jīng)過(guò)未處理、氧化處理、羧基化處理后所制備的復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度相對(duì)于基體由分別提高了44MPa、70 MPa和100 MPa,經(jīng)過(guò)羧基化處理的CNTs所制備的復(fù)合材料表現(xiàn)出較佳的力學(xué)性能。
【關(guān)鍵詞】：CNTs 2014Al合金 鋁基復(fù)合材料 組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB333;TF125
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-28
• 1.1 選題意義10-11
• 1.2 鋁基復(fù)合材料11-17
• 1.2.1 鋁基復(fù)合材料概述11-13
• 1.2.2 鋁基復(fù)合材料制備方法13-17
• 1.3 碳納米管17-19
• 1.3.1 碳納米管結(jié)構(gòu)17-18
• 1.3.2 碳納米管性能18
• 1.3.3 碳納米管制備18-19
• 1.4 碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料分散性研究19-24
• 1.4.1 超聲攪拌分散法19-20
• 1.4.2 球磨分散法20-22
• 1.4.3 表面活性劑改性法22-23
• 1.4.4 熱噴涂成型分散法23-24
• 1.4.5 其他分散方法24
• 1.5 碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面研究24-27
• 1.5.1 界面結(jié)合機(jī)制24-25
• 1.5.2 界面結(jié)合對(duì)材料力學(xué)性能影響25-27
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容27-28
• 第2章 實(shí)驗(yàn)方法28-36
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.3 CNTs/2014Al復(fù)合材料制備29-31
• 2.3.1 不同 2014Al粒度的CNTs/2014Al復(fù)合材料制備29-30
• 2.3.2 不同CNTs含量的CNTs/2014Al復(fù)合材料制備30
• 2.3.3 CNTs不同表面處理的CNTs/2014Al復(fù)合材料制備30-31
• 2.4 樣品組織表征與性能測(cè)定31-34
• 2.4.1 金相分析31-32
• 2.4.2 形貌表征和能譜分析32
• 2.4.3 2014Al顆粒尺寸測(cè)量32-33
• 2.4.4 密度測(cè)試33
• 2.4.5 顯微硬度測(cè)定33-34
• 2.4.6 拉伸和壓縮性能測(cè)試34
• 2.5 實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線圖34-36
• 第3章 2014Al粒度對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響36-56
• 3.1 引言36
• 3.2 粉末球磨后形貌演變情況36-39
• 3.3 粉末球磨后晶粒尺寸分析39-40
• 3.4 粉末球磨后CNTs分散性變化40-43
• 3.5 粉末球磨后CNTs結(jié)構(gòu)變化43-45
• 3.6 2014Al粒度對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織影響45-49
• 3.7 2014Al粒度對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料力學(xué)性能影響49-52
• 3.8 CNTs含量對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料力學(xué)性能影響52-54
• 3.9 本章小結(jié)54-56
• 第4章 CNTs表面處理對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料組織和力學(xué)性能的影響56-70
• 4.1 引言56
• 4.2 氧化時(shí)間對(duì)CNTs結(jié)構(gòu)影響56-58
• 4.3 CNTs表面形貌58-60
• 4.4 CNTs分散性變化60-61
• 4.5 CNTs表面處理對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料拉伸性能影響61-64
• 4.6 CNTs表面處理對(duì)CNTs/2014Al復(fù)合材料界面影響64-68
• 4.7 本章小結(jié)68-70
• 第5章 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-79
• 作者簡(jiǎn)介及科研成果79-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 兗利鵬;王愛琴;謝敬佩;倪增磊;;鋁基復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];稀有金屬與硬質(zhì)合金;2013年02期

2 曾剛;曾效舒;鄔勝偉;魏嘉麒;;碳納米管增強(qiáng)AlSi7Mg合金的制備及力學(xué)性能[J];特種鑄造及有色合金;2013年02期

3 湯金金;李才巨;朱心昆;;碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的界面研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2012年11期

4 邊心宇;樊建中;馬自力;左濤;魏少華;;顆粒分布不均勻型缺陷對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料性能的影響[J];稀有金屬;2010年03期

5 何新波;張政敏;任淑彬;董應(yīng)虎;曲選輝;;高性能SiCp/Al電子封裝殼體的近終成形[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2010年02期

6 張國(guó)定;金屬基復(fù)合材料界面問(wèn)題[J];材料研究學(xué)報(bào);1997年06期

  本文關(guān)鍵詞：粉末燒結(jié)法制備CNTs增強(qiáng)2014Al復(fù)合材料組織及力學(xué)性能，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：376682