CNTsAl复合材料界面反应的实验研究①.pdf

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1、第33卷第1期矿冶工程V01．33No12013年02月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGFebruary2Ol3CNTs／AI复合材料界面反应的实验研究①乐刚，蔡晓兰，王开军，王晓飞，孙鸿鹏，陈亚光(昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093)摘要：采用机械球磨法制备了CNTs／A1复合材料，利用拉曼光谱和XRD对过程的相结构和组成进行了分析。结果显示，球磨过后的A1一CNTs复合粉末中没有Alc生成，经压制烧结后界面有A1C3生成，而直接粉末冶金法制得的CNTs／A1材料没有AlC，生成。应用热力学和动力

2、学方法分析讨论了界面反应及产物形成过程。实验表明：机械球磨促进了界面反应，控制适当的球磨时间，可以减少对A1一CNTs复合粉末的破坏。关键词：机械球磨；CNTs／A1复合材料；界面反应中图分类号：TG115文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253-6099．2013．01．027文章编号：0253—6099(2013)O1—0109一o4ExperimentalStudyonInterfacialReactionofCNTs／AIMatrixCompositesYUEGang，CAIXiao—lan，WANGKai-jun，WAN

3、GXiao-fei，SUNHong-peng，CHENYa—guang(FacultyofMetallurgicalandEnergyEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，Yunnan，China)Abstract：CNTs／A1matrixcompositeswasfabricatedbymechanicalballmillingmethod．Thephasestructureandconstituentoftheprocesswereanalyzedwi

4、thRamanspectrumandXRD．TheresultsofinvestigationshowthatthereisnoA14C3generatedinthepreparedA1一CNTscompositepowders．Aftercompactionandsintering，A14C3occursattheinterface．However，noA14C3formsintheCNTs／A1compositeproducedbydirectpowdermetallurgy．Theinterfacereactionandtheproductfo

5、rmingprocessarediscussedbasedonthermodynamicsandkinetics．Itispointedoutthatthemechanicalmillingpromotestheinterracialreaction，therefore，properlycontrollingmillingtimecanreducedestructionoftheA1-CNTscompositepowder．Keywords：mechanicalballmilling；CNTs／A1matrixcomposites；interfaci

6、alreaction碳纳米管增强铝基CNTs／A1复合材料具有高比过程中，磨球对混合粉末进行反复地碰撞、挤压和摩强度、高比刚度以及高疲劳强度，而且热处理性能好、擦，使其产生破碎、冷焊和变形，引入大量的空位和晶制备工艺灵活多样，使得它成为金属基复合材料中发体缺陷等，促进了界面原子扩散，提高了增强体在基体展较快的一种新型材料-2』。增强体CNTs在Al基体的固溶度，形成过饱和固溶体，在一定条件下也促进了中的分散效果和CNTs与Al基体的界面润湿情界面反应的发生j。Alc的形成可使A1．C浸润角从况是研究制备CNTs／A1复合材料的两大课题。本130。一1

7、40。降至50。一70。，从而提高了A1一CNTs界面文采用机械球磨法制备CNTs／A1复合材料，可以实现的结合强度。但AIc是脆性化合物，分布于界面CNTs在Al基体中的均匀分布一’J，因此本文主要是上，过量时会严重削弱了界面结合强度，且易被水腐研究CNTs／A1复合材料的界面问题。蚀，造成界面不稳定，降低CNTs／A1复合材料的抗腐由于基体Al原子与c原子半径差别很大(Al的蚀性能和力学性能⋯-12]。因此，研究机械球磨条件下原子半径为0．182nm，C的原子半径为0．091nm，相制备铝基复合材料的界面反应变得相当重要。差50％)，依据Hume

8、．Rothery规则[83，C在Al中的溶本文在热力学和动力学基础上，通过实验分析了解度很小，两者易于形成化