碳纳米管增强镁基复合材料的研究

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1、湖北工业大学硕士学位论文Y72言7，6中文摘要金属基复合材料是金属材料与各种形态的高性能增强材料如陶瓷、金刚石等的复合，因此金属基复合材料往往兼备金属和增强材料的性能特点。镁基复合材料是密度最小的金属基复合材料之一，具有很高的比强度、比刚度以及优良的力学和物理性能，自二十世纪八十年代以来，成为金属基复合材料领域的研究热点之一，已开始应用于航空、汽车以及军工领域。碳纳米管(cMb)增强金属基复合材料是近年才迅速发展起来的一种新型材料，表现出了优异的力学和物理性能。本文的目的主要是对碳纳米管增强镁基复合材料的制备工艺、力学性能、增强机理及破坏机制进行研究。论文作者

2、采用差热分析的实验方法探讨了碳纳米管与基体相界面的相容性：采用粉末冶金的方法制各了碳纳米管增强镁基复合材料，并在实验的基础上，对其力学性能进行了测试与分析，对显微组织进行了观察和分析；从复合材料中两种不同组分的热膨胀系数的不匹配关系提出一种强化机理，并导出其强化模型，估算出了热残余应力的大小。并与实验值进行了对比，在一定程度上对CNTs的增强机理进行了合理地解释；在微观上用有限元的计算方法对复合材料在拉伸实验过程中的变形行为进行了计算机模拟，对基体和增强体的应变和应力分布进行了具体的分析。试验结果表明：CNTs与镁基之间并没有反应发生，CNTs与镁基体并未在界

3、面处形成碳镁化合物；复合材料的硬度随着CNTs含量的增加而增加，强度也相应提高，不同镀层的CNTs对复合材料的力学性能的影响也不同，经过镀镍一锌处理的CNTs的增强效果比镀镍的更明显，但CNTs加入量不能太多，无论是镀镍．锌处理还是镀镍处理，CNTs加入量超过1V01％以后，其抗拉强度和延伸率大幅下降。加入CNTs后，复合材料的拉伸断121出现少量的圆形韧窝，尤其是加入镀镍CNTs后出现典型的韧性断裂的特征；增强体在试样受载变形过程中很好地起到了应力传递的作用，镁基复合材料的强化主要来自增强体的强化作用和细晶强化：复合材料的破坏是从界面处开始，其破坏机制是界面

4、脱开。关键词：碳纳米管，镁基复合材料，热分析，粉末冶金，正交实验，有限元湖北工业大学硕士学位论文AbstractTherectalmatrixcompositeismadeofmetalmaterialsandallkindsofreinforcedmaterials，suchasceramics，diamondsandSOon，thenthecompositehasthepropertiesofmetalsandreinforcedmaterialsatthesametime．Themagnesiummatrixcompositehasdrawnworld-

5、wideattentioninthefieldofmetalmatrixcompositesincethe1980’Sbecauseofthehighstrength-to-weightratioandstiffness—to—weightratioandexcellentmechanicalpropertiesandphysicalproperties，SOitbeginstoappearinaviation，military,andcarindustriesasasubstitutematerial．Thedevelopmentofthecarbonnan

6、otubes(CNTs)reinforcedmetalmatrixcomposite，asanewtypeofmaterial，isveryquickespeciallyinrecentyears，andthematerialhasunusualproperties．ThepurposeofthispaperismainlytostudythefabricationprocessandmechanicalpropertiesandstrengtheningmechanismandfracturemechanismandSOon．Inordertoresearc

7、htheinterfaceconsistencyofCNTsandthematrix，theauthoradoptsthethermalanalysismethodonthebasisoftheexperiments．Forthepurposeofstudyingthemechanicalpropertiesandthemicrostmctureofcomposites，theCNTsreinforcedmagnesiummatrixcompositeismadebymeansofpowdermetallurgy．Proposedathermalresidua

8、lstressstrengthenin