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题名	多壁碳纳米管（MWNTs)增强铝基复合材料的制备及力学性能研究
作者	许世娇
学位类别	硕士
答辩日期	2012
授予单位	中国科学院金属研究所
授予地点	北京
导师	肖伯律 ; 马宗义
关键词	碳纳米管 铝 硝酸处理 高能球磨 粉末冶金 Carbon nanotubes aluminum nitric acid treament high energy ball-milling powder metallurgy
学位专业	材料工程
中文摘要	"航空航天与交通运输等领域的发展，对高性能轻质材料需求十分旺盛。铝基复合材料因其优异的力学与物理性能，已成为一类重要的工程材料，在上述领域中具有广阔的应用前景。碳纳米管（CNTs）具有优异的力学和导电导热等综合性能，是铝基复合材料理想的增强体。但由于缺乏有效的分散方法，CNTs的优异性能难以完全发挥。 为实现CNTs的有效分散并提高其增强效果，本研究分别选用浓硝酸处理和高能球磨来分散CNTs，并用粉末冶金工艺制备了CNTs增强铝基（CNT/Al）复合材料。系统地研究了硝酸浸泡时间、球磨时间对不同体积分数CNTs的分散效果和损伤的影响，以及由此引起的CNT/Al复合材料微观结构和力学性能的变化。主要研究结果如下： 采用硝酸对CNTs进行切断和官能化处理，并结合超声分散将CNTs与铝粉混合。随着硝酸处理时间的延长，CNTs的团聚数量逐渐减少，但损伤程度随之增加。微观结构观察和复合材料拉伸性能测试表明8 h为酸处理的最佳时间。选择8 h硝酸处理的CNTs制备了0.75 vol.%和1.5 vol.%CNT/2009Al复合材料，屈服强度分别为338和346 MPa，比基体材料提高了11.2 %和13.8 %。从微观组织观察结果来看，由于混合过程引起的CNTs团聚以及铝粉表面积较小，硝酸处理方法难以使高含量的CNTs在铝粉中均匀分散。 采用高能球磨对CNTs和铝粉进行球磨。随着球磨时间从2 h增加到12 h，CNTs逐渐分散，但CNTs的损伤也随之增加。采用粉末冶金工艺将不同球磨时间的混合粉末制备了0.75 vol.%CNT/Al复合材料。拉伸测试表明，随着球磨时间的增加，CNT/Al复合材料的屈服和抗拉强度连续增加，但延伸率却先增加后下降，在球磨6 h时达最大值。去除铝粉的应变硬化因素，CNTs的增强效率在球磨时间为6 h时达到了最大值，强度相对于同样工艺下制备的基体材料提高了42.3 %。 选择6 h的球磨时间制备了0.75, 1.5, 3 vol.% CNT/Al复合材料，微观结构分析表明，当CNTs含量为0.75 和1.5 vol.%时，CNTs在复合材料中分散均匀，但当含量增加到3 vol.%时，则出现了较多的CNTs团聚。拉伸实验表明，CNTs含量为1.5 vol.%时，力学性能达到了最大值，屈服强度相对于纯铝基体提高了53.6 %。理论计算和实验值对比研究表明，细晶强化和载荷传递为CNT/Al复合材料的主要强化机制。
公开日期	2013-04-12
内容类型	学位论文
源URL	[http://210.72.142.130/handle/321006/64554]
专题	金属研究所_中国科学院金属研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	许世娇. 多壁碳纳米管（MWNTs)增强铝基复合材料的制备及力学性能研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012.

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