CNTs／AZ91D纳米复合材料的制备与力学性能.pdf

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1、——试验研究种铸造及有色合金2013年第33卷第10期CNTs／AZ91D纳米复合材料的制备与力学性能摘要采用机械搅拌与高能超声复合分散法制备了碳纳米管增强cNTs／AZ91D镁基纳米复合材料。利用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验等手段观察和测试了复合材料的微观组织与力学性能，并利用扫描电镜和能谱分析对复合材料断口形貌、成分进行了观察和分析。结果表明，半固态机械搅拌与高能超声处理能使碳纳米管较好地加入且均匀分散到AZ91D镁合金基体中。CNTs加入量在0～1．0％范围内，随着CNTs加入量的增加，复合材料的强度和塑性同时得到了提高。CNTs含量为1．0％的AZ91D镁基复合材料铸态的抗拉强度

2、、屈服强度、伸长率分别达到200MPa、114MPa、5．4％，与基体合金相比，分别提高了51．5％、42．5％、170％，碳纳米管主要起到细化晶粒和承受变形载荷的作用。关键词镁基纳米复合材料；超声分散；微观组织；力学性能中图分类号TB331；TG146．22文献标志码A文章编号1001—2249(2013)10—0891一O4MechanicalPropertiesandFabricationofCarb0nNanotubesReinforcedAZ91DMagnesiumMatrixNanocompositesZhangCongyang，LiWenzhen，JinYu，XueWeido

3、ng，GaoWeiming(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，TsinghuaUniversity)Abstract：Carbonnanotubes(CNTs)reinforcedAZ91Dmagnesiummatrixnanocompositeswerefabrica—tedbymechanicalstirringcombinedwithultrasonicvibrationdispersion．MicrostructureandmechanicalpropertiesofCNTs／AZ91Dcompositeswereinvestigated

4、byopticalmetallographicmicroscope(OM)，scanningelectronicmicroscope(SEM)andtensiletest，andfracturemorphologyofthetensilesampleswasalsoobservedbySEMandenergyspectrumanalysis(EDS)．Theresultsshowthatcarbonnano—tubescanbeaddedsmoothlyanddistributeddispersedlyintheAZ91Dmagnesiummatrixalloybythesemi—soli

5、dmechanicalstirringandhigh—energyultrasonictreatment．WhenCNTsadditionisinrangeofO～1．0％，withtheincreaseofCNTscontent，tensilestrengthandelongationofthecompositespre—paredareimprovedobviously．Tensilestrength，yieldstrengthandelongationof1．0％CNTs／AZ91Dmagnesiummatrixcompositesreach200MPa，114MPaand5．4％，

6、respectively，comparedwiththoseofmatrixalloy，increasedby51．5％，42．5％andby170％，respectively，showingexcellentcomprehen—sivemechanicalproperties．Carbonnanotubesmainlyplaytheroleinrefininggrainsofthenanocompos—itesandbearingdeformationloading．KeyWords：MagnesiumMatrixComposites，UltrasonicProcessing，Micro

7、structure，MechanicalProperties镁合金具有低密度、高比强度和高比刚度、优良的(CNTs)是20世纪9O年代发现的新型材料]，可看作电磁屏蔽性能与阻尼减震性能、尺寸稳定性好以及易于石墨烯六边形C—C原子连接形成的一维封闭式管状结回收和二次利用等优点，在航天航空、汽车、通讯、电子、构，因独特的结构而具有优异的物理性能和极高的力学体育器材等领域得到广泛的应用[1]。但是由于镁合金性能，例如其杨氏模量