毕业设计铝含量对fsp制备的mg-al基纳米复合材料力学性能影响

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1、毕业设计（论文）开题报告题目铝含量对FSP制备的Mg-Al基纳米复合材料力学性能影响专业名称材料成型及控制工程班级学号学生姓名李浩指导教师商景利填表日期2017年03月22日一、选题的依据及意义1.1碳纳米管简介碳纳米管于1991年由口本NEC科学家IijimaS发现。它是直径在0.3到几十纳米，长度可达几十个微米的两边封闭的富勒烯管，管壁由六边形结构的碳组成，有单层(单壁碳纳米管)或多层(多壁碳纳米管)之分。碳纳米管按照其原子结构的手征对称性分为:armchair型和zig-zag型。碳纳米管具有优异的机械性能和物理性能。理论计算和实验

2、结果均表明碳纳米管具有很高的弹性模量，可超过1TPa(金刚石的弹性模量为:1.2TPa甚至可以达到1.8TPa;碳纳米管的强度也很高，是钢强度的10-100倍，具有很好的变形性能，其弹性应变可达5%，最高可达12％，约为钢的60倍，而其密度只有钢的几分之一，一般为1-2g/cm碳纳米管有优于任何纤维的韧性。除具有优异的力学性能之，碳纳米管还具有优良的热和电性能:在2800℃的高温真空环境下，其性质不发生改变，导热性能比金刚石高出2倍，其电输送能力是铜线的1000倍。由于优异的机械和物理性能，碳纳米管有望成为最具前景的复合材料增强相。其由于

3、独特的结构及优良的力学、电学和化学等性能,呈现出广阔的应用前景,吸引了材料、物理、电子、化学等领域众多科学家的极大关注,成为国际新材料领域的研究前沿和热点。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子组成的数层到数十层的同轴圆管构成。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。依赖其特点、表征和应用研究引起了人们极大的兴趣，碳纳米管具有管径小、长径比大的特点，具有优异的力学性能，碳纳米管在受力时，可以通过出现五边形和七边形来释放压力，表现出良好的自润滑性，碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但是其结构却比高分子材料的稳定

4、性高得多。碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料，碳纳米管具有许多特殊力学、电学和化学性能。在辅助科学实验、制造复合材料等方面应用广泛。若将碳纳米管与其他工程材料制成复合材料，可对基体起到强化作用。1.2镁合金简介随着去全球工业化进程的推进和资源大规模开发利用，各种金属资源（锌、铜、铝、铁、等）正日益贫化，需要寻求新的金属替代材料。镁是地壳中储量最丰富的元素之一，与其他金属不同，镁合金作为一种轻质工程材料，其潜力尚未挖掘，其开发运用远不如钢铁、铝、铜成熟。在很多传统矿产趋于枯竭的今天，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一

5、。11镁合金是目前最轻的工程金属材料。镁的密度为1.738g/cm³，其密度仅为铝合金的2/3左右，同时还具有比强度高，比刚度高，阻尼减震性好，电磁屏蔽性和导热性强，易导热性强的特点因此铝合金被誉为“21世纪绿色工程材料”。进入21世纪，国际大环境对于结构件（如航空航天，汽车，3C产品等结构件）轻量化和节能、减排的要求日益强烈。在国防军事，飞行器自身特点和工作环境的特殊要求凸显出轻质镁合金不可替代的优点。随着微切削加工随着新型制备工艺的迅速发展，镁合金复合材料在汽车、航空航天、核工业、高铁等行业有着广阔的应用前景。AZ91镁合金因为具有高

6、比刚度、弹性模量、高热导率以及高阻尼性能而广泛的应用。但是作为结构材料，镁合金的耐磨性较差，因此如何对镁合金的表面强化以提高其耐磨性成为当今世界发展的重要课题。1.3增强体的简介镁基结构复合材料对增强体的要求:与基体有良好的物理、化学相容性，高强高模，尽量避免和基体合金之间发生界面反应。常用的纤维增强体有:C纤维、Ti纤维、A1z03纤维、B纤维、SiC纤维等;颗粒增强体有:BC颗粒、A10颗粒、TiC颗粒、SiC颗粒等。(1）siC颗粒SiC纤维或颗粒是研究的最多的一种镁基复合材料的增强体。Seshan等人通过TEM观察到了镁基体和增强

7、体界面的结合情况，其研究结果表明，SiC颗粒的加入引起的非均质形核，使得初晶数目增加，从而限制了初生相晶粒的过分长大，使得复合材料中基体的晶粒得到细化，提高了材料的强度和变形能力;在SiC含量一定的情况下，SiC尺寸增加使复合材料阻尼性能的提高。(2)碳纳米管/碳(石墨)纤维采用搅拌铸造的方法将碳纳米管和纯镁进行复合，对碳纳米管进行纯化处理后，再进行表面涂覆处理，提高增强相和基体相的润湿性，同时阻止镁基体中的Al和C的反应，避免生成ALC，防止了碳纳米管的损伤，具有较好的强化韧化效果，碳纳米管的分散及其和基体的结合力强弱是影响碳纳米管增强

8、效果的关键因素对于连续碳纤维和非连续的短切碳纤维增强镁基复合材料。连续纤维复合材料具有更好的比强度、比刚度和抗热变形性。非连续纤维复合材料虽然有些性能不如连续纤维，但其成本更低，成型性和加工性