粉末冶金法制备CNTs/AZ91复合材料研究

摘要

镁合金是目前最轻的金属结构材料，被誉为“21世纪最具发展潜力的绿色工程材料”，镁基复合材料时继铝基复合材料后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料，在航空航天、汽车、核工业及电子封装等领域具有很好的应用前景。
　　本文采用粉末冶金法，优化选择了纳米碳管(CNTs)增强AZ91基复合材料的制备工艺参数，制备了纳米碳管(CNTs)增强AZ91基复合材料，研究了CNTs对AZ91组织和性能的影响，探讨了CNTs增强AZ91的增强机理。
　　复合材料制备工艺优化结果表明:先经30KN冷压1min中后，升温至420℃保温5min，然后升温至550℃热压烧结，烧结时间为15min能够制得致密度较高，性能较好的复合材料。
　　CNTs分散处理结果表明:CNTs经氧化、酸洗后进行表面镀Zn处理，表面形成一层镀Zn层，CNTs的团聚也得到一定程度的改善。
　　CNTs增强AZ91基复合材料研究结果表明:AZ91基体中加入CNTs，复合材料的显微组织得到细化，而且随着CNTs含量的增加，复合材料的显微组织逐渐细化，经镀Zn处理后的CNTs与基体之间结合良好。加入CNTs后，复合材料的显微硬度、压缩强度和腐蚀性能都较AZ91基体有较大的提高，当CNTs含量在1％时，显微硬度较AZ91基体提高16％，压缩强度提高2倍多，腐蚀速率降低了37％。
　　AZ91/CNTs复合材料经固溶处理后，晶粒略有长大趋势，部分CNTs和第二相溶入基体，晶粒边界变细，复合材料显微硬度得到提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 镁及镁合金

1．1．1 镁及镁合金材料的研究现状

1．1．2 镁合金的合金化元素及其作用

1．2 镁基复合材料的研究现状

1．2．1 镁基复合材料制备方法

1．2．2 镁基复合材料常用增强相

1．3 CNTs增强镁基复合材料的研究现状

1．3．1 CNTS的特性

1．3．2 CNTs在金属基复合材料中的应用

1．3．3 CNTs应用存在的问题

1．3．4 CNTs在镁基复合材料中的应用研究

1．4 本研究的研究内容工艺路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究工艺路线

2 试验方法及分析手段

2．1 实验材料

2．2 复合材料的成分设计

2．3 化学试剂及实验设备

2．3．1 化学试剂及用途

2．3．2 实验设备及用途

2．4 复合材料的制备

2．4．1 CNTs的处理

2．4．2 配粉

2．4．3 混料

2．4．4 试样烧结

2．5 热处理工艺设计

2．6 微观分析

2．6．1 金相组织观察

2．6．2 SEM分析

2．6．3 EDS(Energy Dispersive Spectrometer)分析

2．7 试样密度测试

2．8 性能测试

2．8．1 显微硬度测试

2．8．2 压缩性能测试

2．8．3 失重腐蚀速率测试

2．8．4 电化学腐蚀性能测试

3 复合材料制备工艺的优化

3．1 粉末冶金烧结过程分析

3．2 压制压力的确定

3．2．1 预压工艺参数确定

3．2．2 压制压力的确定

3．3 烧结工艺的确定

3．3．1 烧结温度的确定

3．3．2 烧结时间的确定

3．4 本章小结

4 CNTs／AZ91基复合材料的组织和性能研究

4．1 CNTS的分散处理

4．2 CNTs／AZ91基复合材料的显微组织

4．3 CNTs／AZ91基复合材料的力学性能

4．3．1 复合材料的显微硬度

4．3．2 复合材料的压缩强度

4．3．3 CNTS含量对复合材料力学性能影响分析和讨论

4．4 固溶处理对复合材料组织和显微硬度的影响

4．5 复合材料的腐蚀性能

4．5．1 失重腐蚀试验

4．5．2 电化学腐蚀

4．6 CNTS／AZ91基复合材料的增强机理

4．6．1 细晶强化

4．6．2 载荷转移

4．6．3 弥散强化

4．6．4 位错强化

4．7 本章小结

5 主要结论

参考文献

致谢

个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果