纳米碳管_铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能研究ok

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第3期摩擦学学报Vol27．No32007年5月TRIBOLOGYMay，2007纳米碳管／铝基复合材料的制备及摩擦磨损性能研究姜金龙，戴剑锋，袁晓明。，王海忠，魏智强，王青(1．兰州理工大学理学院，甘肃兰州730050；。2．兰州理工大学甘肃省有色金属新材料国家重点实验室，甘肃兰州730050；3．兰州大学材料科学系，甘肃兰州730000；4．中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室，甘肃兰州730000)摘要：利用粉末冶金法制备纳米碳管

2、／铝基复合材料，研究不同纳米碳管含量对复合材料硬度和稳态摩擦磨损行为的影响，采用扫描电子显微镜观察复合材料的磨损表面形貌，并对其磨损机制进行探讨．结果表明：随着纳米碳管质量分数的增加，复合材料的硬度呈现先增大而后减小的趋势，含质量分数为2％的纳米碳管复合材料硬度比铝增加约80％；复合材料的摩擦系数逐渐降低，磨损率先减小而后增大；含质量分数为1％的纳米碳管复合材料磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损，而含质量分数为2％的纳米碳管复合材料以剥层磨损和疲劳磨损为主．关键词：纳米碳管；金属基复合材料；摩擦磨损性能中图分类

3、号：TB331；TG115．5；TH117．3文献标识码：A文章编号：1004-0595(2007)03-0219-05纳米碳管为由单层或多层石墨片按不同方向卷1实验部分曲成的无缝径向纳米级管，每个碳原子通过sp杂化与周围的3个碳原子键合成六边形平面；纳米碳1．1复合材料制备管的扬氏模量高达5TPa，密度约1．2～1．8cm，纳米碳管(CNTs)的制备采用阳极弧等离子体比强度55．55GPa／(mg／m)，约为钢的100倍，同时法¨，以石墨棒为蒸发材料，以一定比例的Fe、Co具有优良的热稳定性，是理想的纳

4、米增强增韧纤维及Ni粉作为催化剂在惰性气体气氛中制备含有体材料¨。J．铝基材料具有密度小、抗氧化和耐腐蚀、积分数40％～50％的纳米碳管．将所制备的纳米碳耐磨损及易加工等优点而在航空、航天及汽车制造管先用分析纯浓硝酸浸泡48h，过滤后在HF中浸等领域得到广泛应用．为了满足航空航天等领域对泡24h，用蒸馏水充分过滤直至滤液的pH值为7，材料更高比强度、高比模量和耐磨损的要求，将纳米以除去混杂在纳米碳管中的Fe、Co、Ni以及少量的碳管用于制备铝基复合材料，并取得优异的理化和无定型碳等杂质．力学性能，已成为极

5、具潜在应用价值的复合材采用粉末冶金法制备纳米碳管／铝基复合材料．料～．丁志鹏等．9采用无压渗透法制备纳米碳由于纳米碳管与金属粉末密度相差较大，且纳米碳管／铝复合材料，研究发现由于纳米碳管的自润滑和管的长径比达100～1000，具有很高的表面自由能。增强作用，复合材料的摩擦系数和磨损率随着碳纳极易发生团聚，难以在复合材料基体中均匀分散．制米管体积分数的增大而减小．但目前对于纳米碳管／备过程中将纳米碳管超声分散于乙醇中，然后加入铝复合材料的研究主要集中于材料设计及其力学性纯度大于99．0％、平均粒径为0．07

6、mm的铝粉研磨能方面J，有关其摩擦磨损性能的研究较少．为30min，使铝粉与纳米碳管充分混合．将混合均匀的此，本文作者利用传统的粉末冶金方法制备纳米碳碳管和铝粉在压力280MPa下压制，保压15min冷管／铝基复合材料，并对其摩擦磨损行为进行研究．压成型，在氩气保护下于400℃预烧1h，随后升温基金项目-tt肃省自然科学基金资助项目(3ZS061一A25~39)；兰州理工大学科研发展基金资助项目(SB10200416)收稿日期．_2006-08-25；修回日期：2006—11-27／联系人姜金龙，e—ma

7、il：jinlong@lut．cn作者简介：姜金龙，男，1977年生，硕士，讲师，目前主要从事复合材料及环境材料方向的研究．维普资讯http://www.cqvip.com摩擦学学报第27卷至600℃保温2h，随炉冷却至室温．复合材料试样加，复合材料的密度呈单调递减趋势．因为纳米碳管222∞尺寸为60mmX10mmX2mm，含CNTs质量分数分的密度约为铝基体的1／2，且随着纳米碳管含量增别为0．5％、1．0％、2．0％及3．0％．在MH-5一VM型加，材料的孔隙增多，所以复合材料的密度减小．显微硬度仪上

8、测量复合材料试样的显微硬度，载荷图2所示为复合材料的硬度随纳米碳管质量分为1N，保持15s．用上海产TG328A型分析天平(精度0．1mg)根据阿基米德原理测定复合材料密度．1．2摩擦磨损试验采用日本协和株式会社制造的DF—PM型动一静摩擦系数精密测量装置测量复合材料的摩擦系数，偶件采用4,3．0的GCrl5轴承钢球，接触形式为球一面点接触，单向滑动速度16cm／min，行程10mm，摩擦次数40—60次，法向载荷为1．0N和