多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金的显微组织和干滑动磨损行为（英文）

通过粉末冶金技术制备多壁碳纳米管(MWCNTs)增强的Cu-Sn合金纳米复合材料。CNTs的质量分数从0以0.5%的增量逐步增加到2%,研究纳米复合材料的密度、硬度、电导率和摩擦磨损行为。结果表明:纳米复合材料的密度随CNTs含量的增加而降低;添加CNTs能显著提高纳米复合材料的硬度;相对于没有增强的合金,纳米复合材料具有低的摩擦因数和更好的耐磨性。当外加负载为5 N时,与Cu-Sn合金相比,含量为2%的多壁碳纳米管增强的Cu-Sn合金纳米复合材料的摩擦因数和磨损量分别降低了72%和68%。报道了复合材料磨损表面的磨损机理。此外,合金的电导率随CNTs含量的增加而降低。     

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦性能（英文）

采用双辉等离子表面冶金技术在45钢基体表面制备Fe-Al-Cr-Nb合金层。利用扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪对该合金层的显微组织和物相组成进行表征。结果表明,该合金层表面形貌完整且致密;厚度约为20μm;各合金元素含量沿截面方向呈梯度分布。显微硬度和纳米压痕实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的表面硬度为HV 580,约为基体45钢的2.8倍;与基体相比,该合金层具有较小的位移偏移量和较大的弹性模量。通过室温摩擦磨损实验表明,Fe-Al-Cr-Nb合金层的摩擦因数低且磨损量小,说明该合金层可显著提高基体的表面硬度和耐磨性。     

Al_2O_3颗粒增强Al-Mn合金基复合材料的制备及摩擦学性能

采用搅拌铸造法制备了Al2O3颗粒增强Al-2%Mn合金基复合材料,对复合材料的显微组织、硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明：复合材料组织由Al基体、δ-Al2O3和MnAl6相组成,且Al2O3颗粒在铝基体中弥散分布。与原始铝基体相比,复合材料的布氏硬度提高了约70%。无论是干摩擦还是SO4.Cl-Na.Ca.Mg型弱碱性水溶液润滑摩擦情况下,复合材料的磨损量均显著低于铝基体。与铝锰合金相比,复合材料具有较低的冲刷腐蚀失重速率。复合材料具有优良的耐磨和耐蚀性。     

深过冷对Cu-20Pb亚偏晶合金组织和性能的影响

在常规条件和深过冷条件下分别制备Cu-20Pb亚偏晶合金,分析偏晶合金的组织结构和相组成,并研究了合金的摩擦磨损性能和显微硬度。结果表明,常规条件下制备的偏晶合金,主要由基体α-Cu和β-Pb相组成,组织均匀性差;深过冷处理后,偏析情况得到改善,组织致密、晶粒细小。摩擦磨损试验表明,深过冷处理后Cu-20Pb亚偏晶合金摩擦因数和磨损量均得到降低,耐磨性能良好。显微硬度测试表明,深过冷下Cu-20Pb亚偏晶合金的硬度(HV_(0.49))增至57.02,相比常规条件下的合金提高了24.15%。     

搅拌摩擦通道挤压制备碳纳米管增强7075铝基复合材料

搅拌摩擦通道挤压是作者基于搅拌摩擦焊接和等通道转角挤压提出的一种固相状态制备金属基复合材料的新方法。采用搅拌摩擦通道挤压方法，通过添加不同体积分数的碳纳米管（CNTs）(0%、2%和4%)，制备了碳纳米管增强7075铝合金基复合材料（CNTs/Al-7075）。通过光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察并分析了CNTs在Al-7075基体中的分布特征，以及复合材料的细晶组织和第二相颗粒特征。采用固溶和时效处理改善CNTs/Al-7075复合材料的组织和力学性能。结果表明，采用搅拌摩擦通道挤压方法可以制备CNTs分布均匀的CNTs/Al-7075复合材料，实现7075铝合金基体晶粒细化，通过引入CNTs增强相可获得更为细小的晶粒组织。随着CNTs体积分数增加，CNTs/Al-7075复合材料的晶粒更加细化。固溶和时效处理改善了搅拌摩擦通道挤压制备的7075铝合金和CNTs/Al-7075复合材料的第二相析出行为，使材料的显微硬度得到提高。CNTs/Al-7075复合材料的强化机制综合了细晶强化、位错强化、载荷传递和第二相强化，其中以第二相强化为主。     

电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下Cu-20Pb亚偏晶合金的组织与性能

在常规和电磁模拟微重力+电脉冲复合场作用下分别制备Cu-20Pb亚偏晶合金,对合金的显微组织、显微硬度、耐磨性能进行分析。结果表明,Cu-20Pb亚偏晶合金由基体α-Cu和基体间的组织β-Pb组成,常规条件下制备的亚偏晶合金基体上存在偏析组织,枝晶较粗,晶粒尺寸大,组织均匀性差;复合场下的亚偏晶合金基体上的偏析组织得到抑制,枝晶变得细小致密,晶粒尺寸减小了70.1%,组织均匀性好。显微硬度测试表明,经复合场处理后Cu-20Pb亚偏晶合金显微硬度得到提高,平均显微硬度提高了29.68%。摩擦磨损试验表明,复合场下制备的Cu-20Pb亚偏晶合金拥有更低的摩擦因数和磨损量,合金的耐磨性能得到提高。     

水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn/6061Al复合材料组织和性能研究

采用水下搅拌摩擦加工制备CoCrFeNiMn高熵合金颗粒增强6061-T6基复合材料，研究了时效热处理对CoCrFeNiMn/6061Al复合材料微观组织、显微硬度和磨损性能的影响。采用扫描电镜和电子背散射衍射技术对复合材料的微观组织进行了表征，采用显微硬度和磨损实验对复合材料的性能进行了评价。结果表明，经5道次搅拌摩擦加工后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒均匀分布在Al基体中，且与基体界面结合良好，无明显扩散层。时效热处理后，CoCrFeNiMn高熵合金颗粒与基体界面出现厚度约为200 nm的扩散层，复合材料的平均显微硬度达到120.0 HV,比Al基体提高了27.7%。与Al基体相比，复合材料的平均摩擦因数从0.4491升高至0.4855。时效热处理后，复合材料的平均摩擦因数降低至0.3188,主要磨损机制为磨粒磨损。     

自润滑烧结镁基复合材料的拉伸、压缩和磨损行为（英文）

采用粉末冶金方法制备石墨/二硫化钼增强镁基自润滑复合材料,并分别表征这些复合材料的显微组织、物理性能、力学性能和磨损性能。利用XRD手段鉴定复合材料中的Gr/MoS_2相。显微组织观察表明,Gr/MoS_2颗粒均匀地分散在镁基体中。在室温条件下施加载荷5 g并保持15 s,测试复合材料的显微硬度,得到所有复合材料的显微硬度为VHN 29-34。使用显微硬度、拉伸和压缩试验研究材料的力学性能,并用扫描电子显微镜分析材料的断口形貌,得到Mg-10MoS_2复合材料最高的硬度、抗压强度和拉伸强度。用销-盘式摩擦仪测试烧结复合材料的摩擦因数和磨损量。另外,通过磨损表面特征,利用SEM系统分析复合材料的摩擦磨损机制。结果表明,与石墨相比,二硫化钼的摩擦因数和磨损有所减少。     

碳纳米管-ZM1镁锌基复合材料的摩擦磨损性能

制备了不同含量多壁碳纳米管(MWCNTs)的ZM1/碳纳米管复合材料,研究了复合材料的硬度及摩擦磨损性能,显微组织和磨损形貌。结果表明,加入适当的MWCNT可以有效提高ZM1/碳纳米管复合材料的硬度,减小摩擦系数,降低磨损量,提高ZM1/碳纳米管复合材料的抗摩擦磨损能力。     

钟罩浸块铸造法制备的CNTs/AZ31镁基复合材料的力学性能

将Al粉、Zn粉、碳纳米管(CNTs)混合料按照质量比为3:1:X(X=0,0.5,1.0,1.5)压块,并用钟罩压入法将这些预先制备的压块加入到合金熔体中制备AZ31/CNTs复合材料。测试该复合材料的力学性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射仪和光学显微镜对AZ31/CNTs复合材料的金相试样、断口形貌进行表征和分析。结果表明:钟罩压块法可以有效地将碳纳米管分散到镁合金熔体中;CNTs对AZ31镁合金的力学性能有较强的增强效果,与本研究中的铸造AZ31合金相比,AZ31/CNTs复合材料的最大抗拉强度和伸长率分别提高41.3%和119.4%,弹性模量和显微硬度分别提高67.8%和66.9%;CNTs对AZ31镁合金基体晶粒的细化作用显著,与镁基体界面结合较好;复合材料试样断口形貌由韧窝和撕裂棱组成,呈现准解理断裂特征。     

CNTs含量对CNTs/Al5083复合材料力学性能的影响

利用高能球磨和冷压烧结工艺制备出碳纳米管（CNTs）增强Al5083复合材料,并对球磨过程中CNTs的演变及成型后复合材料的力学性能和形貌进行研究。结果表明,在球磨过程中,通过机械力的作用下带动钢球将CNTs切断,长径比变小,并均匀地分散在Al基体中;在CNTs含量为2wt%下,复合材料抗拉强度和屈服强度分别达到294和239 MPa,硬度达到95 HV5,复合材料的力学性能最好。通过观察复合材料的断口,随着碳纳米管含量的增加,复合材料的断口形貌从韧性断裂向脆性断裂转变。     

纳米Ni/CNTs、Cu/CNTs复合粒子的制备及其催化性能

以碳纳米管(CNTs)为载体,采用化学沉积法制备了纳米Ni/CNTs、Cu/CNTs复合粒子,利用TEM、SEM、XRD、EDS、BET、XPS等方法对产物的形貌、结构、元素含量进行了表征,并应用DSC研究了纳米Ni、Cu、CNTs等单一纳米粒子及Ni/CNTs、Cu/CNTs复合粒子对AP热分解的催化作用.结果表明:Ni/CNTs、Cu/CNTs复合粒子结晶好、包复均匀、比表面积大.纳米Ni、Cu等单一纳米粒子和Ni/CNTs、Cu/CNTs复合粒子均能使AP热分解的高温分解峰峰温降低、表观分解热增加,具有良好的催化性能.相比较而言,纳米复合粒子的催化性能均优于其相应单一组分,表现出良好的正协同作用.复合粒子中以Cu/CNTs复合粒子的催化效果最为显著,使AP的高温分解峰峰温降低112.15℃,使总表观分解热增加839 J/g.并初步探讨了催化机制.     

CNTs含量对微弧等离子喷涂CNTs/AT40涂层力学性能的影响

采用微弧等离子喷涂成功制备了CNTs/Al_2O_3-40%TiO_2复合吸波涂层,借助扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸试验机、显微硬度计等测试手段,对涂层的组织结构、结合强度、显微硬度和热震性能进行了测试分析。结果表明:涂层组织结构致密,孔隙率低;CNTs的含量对复合涂层的力学性能有较大影响,随CNTs含量的增加,CNTs/AT40复合涂层的结合强度、显微硬度和热震性能都先增大后减小。CNTs质量分数为3%时,平均结合强度最高,厚度0.5 mm时结合强度为32.08 MPa,比AT40涂层的结合强度24.09 MPa提高了33.2%,平均显微硬度为821.6 HV0.1,比AT40涂层提高了20.4%,厚度2.0 mm时热震次数为63次,比AT40涂层增加了16%。     

碳纳米管铜基复合材料的制备

利用CVD法制备多壁碳纳米管，并对其进行亲水化表面处理。在存在表面活性剂的情况下，利用共沉积法制备碳纳米管一超细铜粉复合粉体。复合粉体经还原后，采用冷压烧结、六面顶热压、真空热压烧结和真空热压后热轧4种不同工艺成型。利用SEM和XRD比较了这几种工艺成型的复合材料结构和被氧化的情况。结果表明，采用真空热压后热轧工艺制备的碳纳米管铜基复合材料的致密度较高且能有效地防止被氧化。     

Effect of CNTs on Activation Volume and Mobile Dislocation Exhaustion Rate of CNTs/Al under Compression Loading

In this study, stress relaxation compression tests were performed to investigate the strain rate sensitivity, activation volume and mobile dislocations in carbon nanotubes/aluminum (CNTs/Al) composites. The results reveal that, with the addition of CNTs, the strain rate sensitivity of CNTs/Al increased. Meanwhile, a smaller V^* of CNTs/Al compared with pure Al was attributed mainly to the CNT-Al interfaces and partly to the increased forest dislocations cutting activities in grain interior, which was related to the tendency of short ranges order formation during plastic deformation. The incorporation of CNTs also improved the dislocation storage capability and reduced the dislocation velocity, leading to a lower mobile dislocation exhaustion rate.     

碳纳米管增强铜基复合材料的制备技术研究

高强度高导电铜基材料是一种应用广泛的功能材料,而将碳纳米管作为增强相来制备铜基复合材料可望得到性能优良的高强度高导电材料。碳纳米管的分散性以及与铜基体的界面结核性是制备具有优良性能材料的关键,介绍了对碳纳米管进行表面处理的方法并提出采用区域熔炼法来制备碳纳米管增强铜基复合材料的工艺,通过前期实验证明该工艺可以改善碳纳米管与铜基体的结合性。     

添加碳纳米管镁基材料的储氢性能

用机械合金化方法,以氢气作为保护气氛(0.5 MPa),通过添加碳纳米管,制备出含有碳纳米管的镁基储氢材料(Mg-3Ni-2MnO2-0.25CNTs).结果表明:该材料具有优异的储氢性能,储氢容量达到7.0%;动力学性能也得到提高,吸氢过程基本在100 s以内完成,在0.1 MPa下放氢过程可在600 s完成,放氢平台温度在280℃左右.添加碳纳米管,镁基储氢材料在机械球磨过程中,可以提高其球磨效率,颗粒更加细化均匀,传质与传热性能得到改善,该材料具有良好的应用前景.     

碳纳米管在增强镁基复合材料方面的作用

综述了碳纳米管对镁基复合材料显微组织及力学性能的影响.     

碳纳米管强韧化二硅化钼复合材料

利用机械合金化(MA)方法合成MoSi2纳米先驱粉体,并对碳纳米管(CNT)进行超声分散,将MoSi2和CNT湿法球磨混合后,采用热压烧结方法制备了CNT/MoSi2复合材料.结果表明,Mo-Si粉末按原子比1∶2混合,以转速510r/min球磨24 h得到杂质含量较低的MoSi2纳米粉体.烧结后材料的相组成分析结果显示,不含CNT的MoSi2材料主要为MoSi2相,同时含有少量Mo5Si3;添加CNT后,复合材料中新增了少量的SiC,Mo5Si3的含量也比非增强MoSi2中高.CNT/MoSi2复合材料强度和韧性较纯MoSi2材料均有提高,含2.5%(质量分数,下同)CNT复合材料的抗弯强度提高了72%,添加1%CNT复合材料的断裂韧性提高了43%.对CNT/MoSi2复合材料显微结构分析发现,CNT细化材料晶粒,CNT的拔出,CNT使裂纹偏转、分支和桥联等机制综合作用提高了复合材料的韧性.细晶强化和弥散强化作用提高了材料强度.