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碳纳米管/铝基复合材料的制备及其性能研究

华巍  
【摘要】: 铝基复合材料具有轻质高强、耐腐蚀和力学性能好等优点,但随着航空、航天和汽车制造等现代工业的发展,对材料的性能要求越来越高,传统的碳纤维、碳化硅铝基复合材料已难以满足现代工业需求。碳纳米管具有比传统碳纤维,碳化硅优异的多的力学性能,在铝基复合材料中作为新型增强体有着很好的前景。 本文采用粉末冶金方法,分别以纯铝、2024铝为基体,将碳纳米管与其复合,制备出具有良好力学性能和摩擦学性能的碳纳米管增强铝基复合材料。 1.对碳纳米管进行了镀铜处理,通过对比试验确定了最佳的实验条件,最终在碳纳米管表面较完整的镀覆了一层铜,从而优化了碳纳米管与基体的界面结合。 2.实验通过粉末冶金方法制备碳纳米管增强铝基复合材料试样,确定了最佳制备工艺,纯铝复合材料致密度达97%,2024铝复合材料致密度达95%。 3.实验对试样进行了硬度及抗拉强度测试,结果表明:纯铝及2024铝复合材料均为碳纳米管体积分数3%时力学性能最好,硬度和强度都得到了不同程度的提高。 4.对试样进行了磨损性能测试,结果表明:碳纳米管的加入明显改善了复合材料的磨损性能,纯铝及2024铝复合材料均在碳纳米管体积分数3%时比磨损率最低。实验还研究了载荷以及滑动速度对试样比磨损率的影响,结果表明:载荷越大,比磨损率越大,滑动速率越快,比磨损率越大。


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