金属学报  2012, Vol. 48 Issue (7): 882-888    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00140

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高能球磨法制备的碳纳米管增强铝基复合材料的微观组织和力学性能

许世娇, 肖伯律, 刘振宇, 王文广, 马宗义

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室, 沈阳 110016

MICROSTRUCTURES AND MECHANICAL PROPERTIES OF CNT/Al COMPOSITES FABRICATED BY HIGH ENERGY BALL-MILLING METHOD

XU Shijiao, XIAO Bolu, LIU Zhenyu, WANG Wenguang, MA Zongyi

Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016

许世娇 肖伯律 刘振宇 王文广 马宗义. 高能球磨法制备的碳纳米管增强铝基复合材料的微观组织和力学性能[J]. 金属学报, 2012, 48(7): 882-888.
, , , , . MICROSTRUCTURES AND MECHANICAL PROPERTIES OF CNT/Al COMPOSITES FABRICATED BY HIGH ENERGY BALL-MILLING METHOD[J]. Acta Metall Sin, 2012, 48(7): 882-888.

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(3132 KB)   摘要: 采用高能球磨法制备了不同体积分数的碳纳米管(CNT)与Al粉的混合粉末, 用粉末冶金工艺制备了CNT/Al 复合材料. 微观结构分析表明, 球磨可以分散一定含量的CNT到Al基体中, 并与其产生良好结合. 在适当的球磨工艺下, 球磨不会造成CNT的严重损伤. 拉伸实验表明, CNT体积分数为1.5%时, 力学性能达到了最高值, 屈服强度相对于纯Al基体提高了53.6%. 而CNT体积分数为3%时, 形成了大量的CNT团聚, 力学性能迅速下降. CNT/Al复合材料的主要强化机制为细晶强化和载荷传递. 关键词 ： 碳纳米管,  金属基复合材料,  粉末冶金,  球磨     Abstract：The mixture powders of carbon nanotubes (CNTs) and aluminum were high-energy ball-milled, and then the CNT/Al composites with different CNT contents were fabricated using a power metallurgy method. Microstructure examinations show that a certain volume of CNTs can be uniformly dispersed in the Al matrix by ball-milling and the CNTs have a close bonding with the Al matrix. By using an appropriate ball-milling process flow, the CNTs suffer no serious damage. Tensile tests indicate that the composite reinforced by 1.5% (volume fraction) CNTs exhibits the best mechanical performance, and the yield strength is improved by 53.6% compared with the Al matrix. When the CNT volume fraction reaches 3%, lots of clusters are formed in the composite, and therefore the tensile properties are significantly reduced. Both grain refinement and load transfer are proved to be the strengthening mechanisms of the CNT/Al composites. Key words： carbon nanotube (CNT)    metal matrix composite    powder metallurgy    ball-milling 收稿日期: 2012-03-16      ZTFLH:  TG146.2   基金资助: 国家重点基础研究发展计划项目2011CB93260和2012CB619600以及国家自然科学基金项目50890171资助 作者简介: 许世娇, 女, 1986年生, 硕士生 服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 许世娇 肖伯律 刘振宇 王文广 马宗义 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/10.3724/SP.J.1037.2012.00140      或      https://www.ams.org.cn/CN/Y2012/V48/I7/882 [1] Pan F S, Zhang D F. Aluminum Alloy and Its Application. Beijing: Chemical Industry Press, 2006: 414 (潘复生, 张丁非. 铝合金及应用. 北京: 化学工业出版社, 2006: 414) [2] Iijima S. Nature, 1991; 354: 56 [3] Wong E W, Sheehan P E, Lieber C M. Science, 1997; 277: 1971 [4] Treacy M M J, Ebbesen T W, Gibson J M. Nature, 1996; 381: 678 [5] Baughman R H, Zakhidov A A, de Heer W A. Science, 2002; 297: 787 [6] Breuer O, Sundararaj U. Polym Compos, 2004; 25: 630 [7] Zhong R, Cong H T, Hou P. Carbon, 2003; 41: 848 [8] Jiang L, Fan G L, Li Z Q, Kai X Z, Zhang D, Chen Z X, Humphries S, Heness G, Yeung W Y. Carbon, 2011; 49: 1965 [9] Esawi A, Morsi K. Composites, 2007; 38A: 646 [10] Esawi A, Morsi K, Sayed A, Tacher M, Lanka S. Compos Sci Technol, 2010; 70: 2237 [11] Kim K T, Eckert J, Menzel S B, Gemming T, Hong S H. Appl Phys Lett, 2008; 92: 121901 [12] Choi H J, Shin J Y, Min B H, Park J, Bae D H. J Mater Res, 2009; 24: 2610 [13] Liu Z Y, Wang Q Z, Xiao B L, Ma Z Y, Liu Y. Mater Sci Eng, 2010; A527: 5582 [14] Casiraghi C, Ferrari A C, Robertson J. Phys Rev, 2005; 72B: 085401 [15] McGuire K, Gothard N, Gai P L, Dresselhaus M S, Sumanasekera G, Rao A M. Carbon, 2005; 43: 219 [16] Delhaes P, Couzi M, Trinqucoste M, Dentzer J, Hamidou H, Vix–Guterl C. Carbon, 2006; 44: 964 [17] Dominique P, Raynald G, Robin A L D. Composites, 2009; 40A: 1482 [18] Ci L J, Ryu Z Y, Jin–Phillipp N Y, Ruhle M. Acta Mater, 2006; 54: 5367 [19] Esawi A M K, Morsi K, Sayed A, Taher M, Lanka S. Composites, 2011; 42A: 234 [20] Deng C F, Zhang X X, Wang D Z. Mater Lett, 2007; 61: 904 [21] George R, Kashyap K T, Rahul R, Yamdagni S. Scr Mater, 2005; 53: 1159 [22] Kaneko S, Murakami K, Sakai T. Mater Sci Eng, 2009; A500: 8 [23] Liu Z Y, Xiao B L, Wang W G, Ma Z Y. Carbon, 2012; 50: 1843 [24] Wilcox B A, Clauer A H. Acta Metall, 1972; 20: 743 [25] Choi H J, Kwon G B, Lee G Y, Bae D H. Scr Mater, 2008; 59: 360 [1] 徐磊, 田晓生, 吴杰, 卢正冠, 杨锐. 热等静压成形Inconel 718粉末合金的显微组织和力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(5): 693-702. [2] 朱云鹏, 覃嘉宇, 王金辉, 马鸿斌, 金培鹏, 李培杰. 机械球磨结合粉末冶金制备AZ61超细晶镁合金的组织与性能[J]. 金属学报, 2023, 59(2): 257-266. [3] 马国楠, 朱士泽, 王东, 肖伯律, 马宗义. SiC颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu复合材料的时效行为和力学性能[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1655-1664. [4] 范根莲, 郭峙岐, 谭占秋, 李志强. 金属材料的构型化复合与强韧化[J]. 金属学报, 2022, 58(11): 1416-1426. [5] 朱士泽, 王东, 王全兆, 肖伯律, 马宗义. Cu含量对SiC/Al-Mg-Si-Cu复合材料自然时效负面效应的影响[J]. 金属学报, 2021, 57(7): 928-936. [6] 毕胜, 李泽琛, 孙海霞, 宋保永, 刘振宇, 肖伯律, 马宗义. 高能球磨结合粉末冶金法制备碳纳米管增强7055Al复合材料的微观组织和力学性能[J]. 金属学报, 2021, 57(1): 71-81. [7] 刘东雷, 陈情, 王德, 张睿, 王文琴. Ti-6Al-4V表面电子束熔覆(Ti, W)C1-x复合涂层的形成及摩擦性能[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 1025-1035. [8] 李源才, 江五贵, 周宇. 温度对碳纳米管增强纳米蜂窝镍力学性能的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(5): 785-794. [9] 卢正冠,吴杰,徐磊,崔潇潇,杨锐. Ti2AlNb异形粉末环件的轧制成形与性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(6): 729-740. [10] 覃嘉宇, 李小强, 金培鹏, 王金辉, 朱云鹏. 碳纳米管(CNTs)增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能研究[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1537-1543. [11] 马国楠, 王东, 刘振宇, 毕胜, 昝宇宁, 肖伯律, 马宗义. 热压烧结温度对SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观结构与力学性能的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(10): 1319-1328. [12] 张学习, 郑忠, 高莹, 耿林. 金属基复合材料高通量制备及表征技术研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(1): 109-125. [13] 肖伯律, 黄治冶, 马凯, 张星星, 马宗义. 非连续增强铝基复合材料的热变形行为研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(1): 59-72. [14] 武高辉, 乔菁, 姜龙涛. Al及其复合材料尺寸稳定性原理与稳定化设计研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(1): 33-44. [15] 范同祥, 刘悦, 杨昆明, 宋健, 张荻. 碳/金属复合材料界面结构优化及界面作用机制的研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(1): 16-32. Viewed Full text Abstract Cited   Shared      Discussed