多壁碳纳米管/氧化铝颗粒混杂增强铝基复合材料的阻尼及机制研究

摘要

采用粉末冶金法制备了不同增强体含量的多壁碳纳米管(MWCNTs，未镀镍或镀镍)/氧化铝颗粒混杂增强铝基复合材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等测试手段对样品进行微观组织分析；采用分析天平和显微硬度计等对样品的致密度和维氏硬度进行测试；用动态机械热分析仪测试分析了八种样品的阻尼特性及机制。考察了多壁碳纳米管镀镍、增强体含量、粉末冶金烧结温度对铝基复合材料阻尼性能的影响，初步探讨了制备材料阻尼的频率特性和温度谱线变化机制。
　　 主要研究结果如下：
　　 (1)多壁碳纳米管和氧化铝颗粒混杂增强铝基复合材料(MWCNTs/AI203/A1)的压制坯表面光洁，基本无层裂、脱坯、断坯等情况出现；烧结坯无明显宏观缺陷。MWCNTs镀镍明显减少了铝基复合材料中的A14C3相，含镀镍MWCNTs烧结样品中，670℃比650℃烧结样品开始出现A14C3时的多壁碳纳米管含量高；含有MWCNTs样品，随着MWCNTs含量增加，样品的致密度均降低，密度和硬度呈现先增加后降低的趋势。MWCNTs镀镍提高了样品的密度、致密度和硬度，670℃烧结比650℃烧结明显增加了样品的密度、致密度和硬度。
　　 (2)在多壁碳纳米管和氧化铝颗粒混杂增强铝基复合材料中，多壁碳纳米管镀镍处理后能显著提高这种复合材料的阻尼性能。
　　 (3)对于多壁碳纳米管和氧化铝颗粒增强铝基复合材料的粉末冶金制备工艺，当烧结温度为670℃时，样品阻尼温度普整体上随MWCNTs增强体含量的增加而增加。
　　 (4)在多壁碳纳米管和氧化铝颗粒增强铝基复合材料的粉末冶金制备工艺中，670℃烧结样品的阻尼性能高于650℃烧结样品的阻尼性能。