發(fā)布時間：2024-12-26 04:36

　　CNTs/Al復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高比強度以及高溫性能良好等特點有望用于汽車、航空、航天以及電子等領(lǐng)域,是近年新材料研究的熱點。CNTs作為一維納米材料,具有優(yōu)異的力學(xué)以及電化學(xué)性能。因此在鋁基體中加入CNTs可以提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。目前,制備CNTs/A12024復(fù)合粉末的方法有機械球磨法以及氣相沉積法等,其中,機械球磨法能有效的將CNTs均勻分散的鋁基體中。CNTs/A12024復(fù)合材料的制備方法有鑄造法和粉末冶金法等,本文采用粉末冶金法制備CNTs/A12024復(fù)合材料。首先對碳納米管進行純化處理。重點研究了純化工藝對碳納米管的結(jié)構(gòu)、官能團含量以及雜質(zhì)含量的影響,結(jié)果表明濃HNO3與濃H2SO4體積比為3：1處理碳納米管時,碳納米管附上了大量的官能團、部分端口打開,碳層結(jié)構(gòu)完整以及雜質(zhì)被除去。然后使用機械球磨法制備CNTs/A12024復(fù)合粉末。先利用單一因素法對制備過程中球磨參數(shù)進行研究,而后利用曲面響應(yīng)法對球磨參數(shù)進行優(yōu)化。研究結(jié)果表明,最優(yōu)球磨參數(shù)為：球磨時間1.5h,球磨轉(zhuǎn)速800/1000rpm,碳納米管含量2.5wt%,球料比25：1以及球磨助劑0.5%。此時CNTs...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 碳納米管
        1.2.1 碳納米管的結(jié)構(gòu)
        1.2.2 碳納米管的性質(zhì)
        1.2.3 碳納米管的制備
    1.3 碳納米管增強鋁基復(fù)合材料
        1.3.1 碳納米管增強金屬基復(fù)合材料概述
        1.3.2 碳納米管增強鋁基復(fù)合材料研究進展
        1.3.3 碳納米管增強鋁基復(fù)合材料制備方法
    1.4 高能球磨
        1.4.1 振動球磨機
        1.4.2 行星球磨機
        1.4.3 攪拌球磨機
        1.4.4 高能球磨過程中CNTS/Al2024復(fù)合粉體的演變
    1.5 碳納米管增強金屬基復(fù)合材料的強化機理
        1.5.1 奧羅萬環(huán)(Orowan looping)機理
        1.5.2 熱失配(thermal mismatch)
        1.5.3 剪滯(shear lag)機理
    1.6 碳納米管與金屬基體的界面及其在基體中的分散
    1.7 本文的研究目的和研究內(nèi)容
        1.7.1 研究目的
        1.7.2 研究內(nèi)容
第2章 實驗材料與測試方法
    2.1 實驗材料
        2.1.1 多壁碳納米管
        2.1.2 基體材料
    2.2 CNTs/Al2024復(fù)合粉體與復(fù)合材料的制備
    2.3 CNTs/Al2024復(fù)合材料制備的器材
        2.3.1 碳納米管的純化設(shè)備
        2.3.2 臥式高能球磨機
        2.3.3 燒結(jié)爐
        2.3.4 其它設(shè)備
    2.4 CNTs/Al2024復(fù)合材料性能測試
        2.4.1 硬度測試
        2.4.2 致密度測試
        2.4.3 復(fù)合粉末粒度測試
        2.4.4 室溫力學(xué)性能測試
    2.5 復(fù)合材料及復(fù)合粉組織結(jié)構(gòu)分析方法
        2.5.1 光學(xué)顯微鏡(OM)觀察
        2.5.2 X射線衍射(XRD)分析
        2.5.3 掃描電子顯微鏡分析
        2.5.4 透射電子顯微鏡(TEM)分析
        2.5.5 拉曼光譜
        2.5.6 紅外光譜表征
        2.5.7 XPS測定
第三章 多壁碳納米管的純化工藝
    3.1 碳納米管純化
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 混酸處理碳納米管形貌的變化
        3.2.2 混酸處理碳納米管表面官能團的原位紅外及光電子能譜分析
        3.2.3 碳管表面缺陷程度的表征
    3.3 本章小結(jié)
第四章 球磨工藝對CNTs/Al2024復(fù)合粉體性能的影響
    4.1 磨球選擇
    4.2 CNTs/Al2024復(fù)合粉體在高能球磨中的演變過程
    4.3 CNTs含量對CNTs/Al2024復(fù)合粉體對的影響
    4.4 球磨參數(shù)對CNTs/Al2024復(fù)合粉體的影響
        4.4.1 攪拌軸轉(zhuǎn)速對CNTs/Al2024復(fù)合粉體的影響
        4.4.2 球磨助劑對CNTs/Al2024復(fù)合粉體的影響
        4.4.3 球磨時間對CNTs/Al2024復(fù)合粉體的影響
        4.4.4 球料比對CNTs/Al2024復(fù)合粉體的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 利用響應(yīng)曲面法優(yōu)化球磨工藝
    5.1 響應(yīng)曲面實驗設(shè)計
        5.1.1 實驗過程
        5.1.2 實驗方法分析
    5.2 實驗結(jié)果與方差分析
        5.2.1 抗拉強度的數(shù)學(xué)模型
        5.2.2 硬度數(shù)學(xué)模型
    5.3 響應(yīng)曲面法的優(yōu)化
        5.3.1 球磨參數(shù)對CNTs/Al2024復(fù)合材料抗拉強度的影響
        5.3.2 球磨參數(shù)對CNTs/Al2024復(fù)合材料硬度的影響
    5.4 優(yōu)化參數(shù)的確定與模型的驗證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 復(fù)合材料的力學(xué)性能及斷口形貌研究
    6.1 碳納米管含量對CNTs/Al2024復(fù)合材料性學(xué)性能的影響
        6.1.1 碳納米管含量對CNTs/Al2024復(fù)合材料抗拉強度的影響
        6.1.2 碳納米管含量對CNTs/Al2024復(fù)合材料硬度的影響
    6.2 冷壓燒結(jié)對CNTs/Al2024復(fù)合材料及性能的影響
        6.2.1 壓制過程的研究
        6.2.2 燒結(jié)過程的研究
        6.2.3 復(fù)壓復(fù)燒工藝對CNTs/Al2024復(fù)合材料性能的影響
    6.3 冷軋燒結(jié)工藝對CNTs/Al2024復(fù)合材料性能的影響
    6.4 斷裂機理分析
        6.4.1 斷口形貌及復(fù)合材料微觀組織
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄A 攻讀碩士期間發(fā)表論文目錄
附錄B 研究生期間所獲獎



本文編號：4020541