硼摻雜碳納米管的制備及其在鎂基復(fù)合材料中的應(yīng)用.pdf

1、碳納米管(CNTs)憑借其超強(qiáng)的力學(xué)性能成為復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。鎂及其合金作為基體的主要特點(diǎn)是密度低、比強(qiáng)度和比剛度高。對于CNTs增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，CNTs與鎂之間的界面的物理和化學(xué)特性對其性能起著核心作用。界面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和穩(wěn)定決定了CNTs和鎂性能能否充分發(fā)揮進(jìn)而獲得綜合性能優(yōu)異的復(fù)合材料。因此，研究CNTs和鎂的界面性質(zhì)和結(jié)合狀態(tài)，對發(fā)展高性能鎂基復(fù)合材料具有重要意義。
　　 本論文為改善CNTs與鎂基體之間的界面結(jié)合性

2、，分別采用高溫氣相法和固態(tài)氣相法制備了硼摻雜CNTs(BCNTs)，然后采用超聲和化學(xué)的方法對BCNTs和CNTs進(jìn)行分散，在此基礎(chǔ)上本實(shí)驗(yàn)通過粉末冶金結(jié)合熱擠壓的方法分別制備了BCNTs/Mg和CNTs/Mg復(fù)合材料。
　　 分別通過高溫氣化B2O3和B、固態(tài)氣相法制備了硼摻雜CNTs，探討了硼摻雜對CNTs形貌與結(jié)構(gòu)的影響，并研究了CNTs的酸化處理對其硼原子摻雜比例的影響。采用XPS測試了硼原子的摻雜比例，采用TEM和Ra

3、man分析了BCNTs的形貌和結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明：采用高溫氣化B2O3或B的方法和固態(tài)氣相法能有效實(shí)現(xiàn)對CNTs進(jìn)行硼摻雜，但CNTs的酸化處理會(huì)降低硼原子的摻雜比例。
　　 采用3-磺丙基十六烷基二甲基銨分別對BCNTs和CNTs進(jìn)行分散，然后通過粉末冶金結(jié)合熱擠壓法分別制備了BCNTs/Mg和CNTs/Mg復(fù)合材料，研究了BCNTs和CNTs含量以及硼摻雜對復(fù)合材料的顯微組織、硬度、拉伸和壓縮性能、摩擦磨損性能的影響，探討了BC

4、NTs和CNTs與鎂基體的界面結(jié)合性。結(jié)果表明：表面活性劑能提高BCNTs和CNTs在基體中的分散性；隨著CNTs含量的增大，CNTs/Mg顯微硬度增大，抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度呈峰值，延伸率則呈下降趨勢，當(dāng)CNTs含量為1.0wt.％時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)最大值243.4MPa，抗壓強(qiáng)度為434.8MPa。硼摻雜能改善CNTs與Mg基體的界面結(jié)合，有效提高材料的強(qiáng)度。當(dāng)BCNTs含量為1.0wt.％時(shí)，BCNTs/Mg的抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度