提高攪拌摩擦加工制備CNTs-Al復合材料力學性能的研究.pdf

1、為進一步提高CNTs/Al復合材料力學性能，本文采用攪拌摩擦加工制備了CNTs/ZL114A和CNTs/2A12復合材料，并對復合材料進行后續(xù)的熱處理及形變熱處理。攪拌摩擦加工制備的復合材料，晶粒更加細小，碳納米管均勻分布在基體材料中，為提高復合材料的力學性能奠定了基礎。討論了碳納米管體積分數(shù)分別為3.4vol.％、4.7vol.%、6.0vol.%和7.3vol.%時復合材料組織及性能的變化，實驗結(jié)果表明：CNTs/ZL114A復合材

2、料在CNTs體積分數(shù)為6.0vol.%時，碳納米管較為均勻的分布在鋁基體中，此時復合材料抗拉強度達到最大值230MPa，抗拉強度較母材提高了28%左右。CNTs/2A12復合材料在CNTs體積分數(shù)為4.7vol.%時表現(xiàn)出最佳的力學性能，抗拉強度達到462MPa。
　　研究了熱處理工藝對CNTs/ZL114A復合材料組織及力學性能的影響，并分析其強化機制。實驗結(jié)果表明：CNTs/ZL114A復合材料最佳的熱處理工藝為530℃×8h

3、固溶處理+165℃×5h時效處理；復合材料的熱處理工藝較基體材料有所改變，主要表現(xiàn)在固溶溫度的降低和時效析出速度提前；經(jīng)過最佳熱處理工藝后的復合材料抗拉強度達到330MPa，較熱處理前抗拉強度明顯提高，較母材熱處理后提高了15%。通過增加ZL114A基體材料中的Mg元素含量以及添加Zr、Sr等元素研究了優(yōu)化后ZL114A鋁合金制備的復合材料性能的變化并討論了熱處理工藝。實驗結(jié)果表明：優(yōu)化后的復合材料晶粒更加細小，抗拉強度達到280MPa

4、，進一步提高了復合材料的性能；新的復合材料熱處理工藝較原來的熱處理工藝有所改變，最佳的熱處理工藝為：515℃×6h固溶處理+165℃×5.5h；經(jīng)過熱處理后復合材料抗拉強度達到400MPa，在原來的基礎上提高了21%左右，復合材料性能進一步得到優(yōu)化。
　　研究了形變熱處理工藝對CNTs/2A12復合材料組織及性能的影響。確定了最終形變熱處理工藝的最佳固溶制度為495℃×30min，軋制量15%，時效制度為190℃×10h；此時，復