铸态CNTs／AM60复合材料高温性能与显微组织的研究

对铸态碳纳米管(CNTs)/AM60复合材料进行高温拉伸性能测试,研究了普通CNTs和镀镍CNTs对复合材料力学性能的影响规律,并利用扫描电子显微镜观察镀镍CNTs/AM60复合材料断口形貌.结果表明:碳纳米管对镁合金AM60有较强的增强效果,镀镍碳纳米管增强效果更明显.最大抗拉强度和最大伸长率分别达到121.11 MPa和9.52%.碳纳米管的加入能抑制Al12Mg17相的软化,并且起到强化晶粒和晶界的作用;并与基体形成强界而结合,搭接于撕裂棱之间.     

石墨化处理对碳纳米管结构的影响

以苯为碳源、二茂铁为催化剂在竖式炉中用流动法制备出外径为40-80nm，内径20～40nm，长度50～500μm的碳纳米管；并在1800，2500，2800，2900℃温度下分别对其进行高温石墨化处理。X射线衍射（XRD）分析结果显示，随着温度的增加，碳纳米管的微晶层间距减小，片层结构趋向规整，同时石墨微晶沿a轴和c轴长大，有效改善了碳纳米管的微观结构。碳纳米管里层的乱层结构石墨化所需能量由热能提供，整个过程包括非碳原子的排除、多核芳环平面组织结构化、微晶重排、微晶合并与长大；外层的无定型碳主要靠铁的催化作用实现石墨化。     

T4态CNTs/ZM5复合材料的研究

对搅拌铸造技术制备的CNTs／ZM5复合材料进行T4固溶处理。研究了碳纳米管（CNTs）对T4态力学性能的影响规律。测试了T4固溶处理后复合材料力学性能，并利用扫描电子显微镜和能谱分析对复合材料断口形貌进行了观察和分析。试验结果表明，CNTs对T4态镁合金（ZM5）有较强的增强效果。采用镀镍处理后的CNTs能更好的和镁基体结合，其增强效果更为明显，但随着CNTs加入量的过多，都会导致偏聚，使力学性能下降。     

碳纳米管添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备了Ti(C, N)基金属陶瓷,通过XRD、TEM和SEM等手段研究碳纳米管(CNTs)对金属陶瓷组织和性能的影响.结果表明:与未加碳纳米管的基体组织相比,添加CNTs的金属陶瓷组织中具有"白芯-灰壳"结构的小颗粒大大增加,金属陶瓷晶粒逐渐细化且分布均匀;当CNTs添加量(质量分数)为0.5%时,Ti(C, N)基金属陶瓷的硬度可达90.9HRA;金属陶瓷的抗弯强度比未加碳纳米管的试样提高14.1%,可达2 180.7 MPa,其强化机制主要为细晶强化;金属陶瓷的断裂韧性比未加碳纳米管的试样提高18.5%,可达14.7 MPa·m1/2,CNTs对金属陶瓷强韧化机制主要为桥联作用、拔出效应和裂纹偏转作用.     

铸造法制备纳米碳管增强镁基复合材料的力学性能研究

在氩气保护下,采用搅拌铸造的方法制成了碳纳米管增强镁基复合材料,测试了力学性能,观察和分析了显微组织.同时,用TEM和EDS方法对碳纳米管涂覆层的界面结构和成分进行了分析.试验结果表明:采用化学镀镍处理,可在CNTs表面获得均匀且结合力较强的涂覆层,改善了与基体的润湿和结合状况.CNTs对镁基材料具有较好的增强效果,经过涂覆处理的CNTs,增强效果更明显.在本试验条件下,CNTs能细化晶粒组织,提高复合材料的抗拉强度、伸长率、硬度和弹性模量.     

TiO2/CNTs复合粒子的制备及其对高氯酸铵热分解性能的影响

目的 制备一种TiO2/CNTs复合粒子,并研究它对高氯酸铵热分解的催化作用。方法 以钛酸丁酯为钛源、乙酰丙酮为稳定剂,在常温下制备了钛溶胶,之后又以浓酸处理后的碳纳米管为载体,在常压和80 ℃下,用溶胶回流法制备了TiO2/CNTs纳米复合粒子。采用X射线衍射仪测定了复合粒子的晶体组成,采用透射电镜观察了复合粒子的表面形貌,采用红外光谱和X射线光电子能谱对复合粒子的表面官能团和元素组成进行了表征,并利用热分析仪考察了其对高氯酸铵热分解的催化作用。结果 经浓酸处理后,碳纳米管表面增加了羟基、羧基等活性官能团,生成的TiO2呈颗粒状包覆在碳纳米管表面,厚度约为2~4 nm,复合粒子中TiO2晶型为锐钛矿和金红石的混晶。TiO2/CNTs复合粒子对高氯酸铵的热分解具有显著的催化作用,使高氯酸铵的高温分解峰温度降低了52.5 ℃,并由吸热状态转变为放热状态,低温分解峰几乎消失。结论 制备的TiO2/CNTs复合粒子能促进高氯酸铵的热分解,且其催化效果明显优于纳米TiO2、CNTs以及二者的简单混合物。     

等离子喷涂CNTs/AT40复合涂层的制备及表征

采用微弧等离子喷涂技术制备了CNTs/AT40复合涂层,并借助SEM、XRD和热分析仪对涂层进行了组织结构表征、孔隙率计算和高温氧化性能分析.结果表明:涂层组织结构致密,喷涂粒子熔化充分,扁平化程度高,碳纳米管管状结构清晰可见,分布均匀;涂层平均孔隙率都低于5％; CNTs含量为3wt％时,孔隙率最低可达到1.86％;在35～700℃的高温氧化过程中,碳纳米管的起始失重温度为471.29℃,7wt％CNTs/AT40复合涂层的高温氧化性能有一定提高,起始失重温度升高到548.95℃,碳纳米管的失重率从100％下降到25％.     

粉状石墨的原材料与高温烧结微观结构研究

对石墨矿石采用不同的处理方法得到了原料石墨粉，再经高温烧结获得了高纯度合成金刚石所需的石墨粉。使用X射线衍射及Raman光谱技术对粉状石墨样品进行了检测分析。分析结果表明，高温烧结后石墨样品的晶体结构呈现单一的六方结构，石墨化度明显提高，晶粒尺寸变大。     

碳纳米管掺杂SiO2气凝胶隔热材料的制备与性能表征

以正硅酸乙酯（TEOS）和碳纳米管（CNTs）为原料，采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备不同碳纳米管（CNTs）含量的SiO2气凝胶隔热材料。采用DET、SEM、XRD等测试方法考察了添加CNTs对SiO2气凝胶比表面积、孔结构特征和密度的影响。结果表明：添加CNTs不仅能够增强SiO2气凝胶的强度，而且能够在很大程度上提高气凝胶的比表面积，使孔结构分布更加均匀。     

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。     

铝基体上碳纳米管原位均匀合成及其复合材料的性能

采用负载于铝粉上的镍催化剂,成功地在650℃通过化学气相沉积法在钳基体中原位合成碳纳米管。结构农征表明,所合成的碳纳米管具有较高的石墨化程度和平直的石墨壳层。通过该方法实现铝粉中碳纳米管的弥散分布,其分散效果优于传统机械混合方法。利用所合成的碳纳米管／铝原位复合粉末,采用粉末冶金工艺制备碳纳米管／铝基复合材料。性能测试表明,制备的复合材料的力学性能和尺寸稳定性得到显著提高,其原因在于铝基体中碳纳米管的均匀分散和碳纳米管－铝基体之间良好的界面结合。     

Oxidation behavior of C/C composites with the fibre/matrix interface modified by carbon nanotubes grown in situ at low temperature

Carbon nanotubes (CNTs) were grown in situ on the fibre surface of unidirectional carbon fibre preform. The carbon fibre preform with nanotube modified fibres was then densified by chemical vapor infiltration to obtain CNT-reinforced C/C (CNT-C/C) composite. The effects of CNTs on the oxidation kinetics and mechanism of C/C composites were investigated. The results show that due to the growth of CNTs, a more perfect structure of pyrolytic carbon (PyC) and better fibre/PyC interface had been obtained, which in turn result in slower mass loss. Furthermore, higher graphitization degree leads to larger activation energy of CNT-C/C composite, compared with C/C composite.     

Synthesis of aligned carbon nanotube with straight-chained alkanes by nebulization method

Aligned carbon nanotubes (CNTs) were synthesized by nebulized spray pyrolysis of solutions of organometallics in carbon precursor solvents. Four types of straight-chained alkanes including n-pentane, n-hexane, n-heptane and n-octane were used as precursor solvents for synthesis of aligned CNTs. The results from scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and Raman spectroscopy show that the CNTs obtained from them have different diameters and degrees of graphitization. It is found that the n-heptane is the most suitable for the growth of aligned CNTs with high quality and yield. The thermodynamic properties of precursory carbon sources such as boiling point and formation enthalpy are considered to play a decisive role in the synthesis of CNTs. It will be very helpful for the controllable preparation of aligned CNTs at relatively low cost.     

Microstructure transformation of carbon nanofibers during graphitization

The microstructures of vapor-grown carbon nanofibers（CNFs） before and after graphitization process were analyzed by high resolution transmission electron microscopy（HRTEM）, Raman spectroscopy, X-ray diffractometry（XRD）, near-edge-X-ray absorption fine structure spectroscopy（NEXAFS） and thermogravimetric analysis（TGA）. The results indicate that although non-graphitized CNFs have the characteristics of higher disorder, a transformation is found in the inner layer of tube wall where graphite sheets become stiff, which demonstrates the characteristics of higher graphitization of graphitized CNFs. The defects in outer tube wall disappear because the amorphous carbon changes to perfect crystalline carbon after annealing treatment at about 2 800 ℃. TGA analysis in air indicates that graphitized CNFs have excellent oxidation resistance up to 857 ℃. And the graphitization mechanism including four stages was also proposed.     

Preparation and mechanical properties of carbon/carbon composites with high textured pyrolytic carbon matrix

Short carbon fiber felts with an initial porosity of 89.5% were deposited by isobaric, isothermal chemical vapor infiltration using natural gas as carbon source. The bulk density of the deposited carbon/carbon (C/C) composites was 1.89 g/cm³ after depositing for 150 h. The microstructure and mechanical properties of the C/C composites were studied by polarized light microscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and three-point bending test. The results reveal that high textured pyrolytic carbon is deposited as the matrix of the composites, whose crystalline thickness and graphitization degree highly increase after heat treatment. A distinct decrease of the flexural strength and modulus accompanied by the increase of the toughness of the C/C composites is found to be correlated with the structural changes in the composites during the heat treatment process.     

CVI炭/炭复合材料微观结构和生长模型

采用自行设计的多元耦合物理场CVI炉增密炭/炭（C/C）复合材料,用炭毡作为纤维增强体,在坯体内部设计特殊的导电发热层,使坯体内部的温度场、气体反应的中间产物浓度场、电磁场等多元物理场实现耦合,实现坯体的快速增密。采用偏光显微镜研究沉积热解炭的组织结构;用X射线衍射仪研究C/C复合材料的石墨化度和微晶尺寸;用扫描电镜观察材料断口和热解炭沉积表面的形貌;并对CVI热解炭的生长方式进行研究。研究表明：获得SL、RL和带状等多种热解炭结构;不同的结构具有不同的形貌特征,其中SL的断口平整,RL的断口呈沟槽构造;并提出前者为小分子平滑生长模型、后者为大分子锥状生长模型。     

CNTs / RE-SAM 的制备及其吸收光谱分析

用混和酸对碳纳米管进行功能化处理,并配制稀土改性碳纳米管悬浮液,通过自组装技术在单晶硅表面制备稀土改性碳纳米管复合薄膜。XPS和SEM检测结果表明:功能化处理后,碳纳米管表面含有羟基、羧基等官能团;稀土改性溶液中稀土的质量分数为0.3%时,对碳纳米管的改性效果最明显。从吸收光谱可以看出,稀土改性碳纳米管复合薄膜在紫外-可见光区域均有吸收,特征峰相对密集在紫外光区域,能够拓展晶体硅太阳能电池的光谱响应范围。     

Cu含量对CNTs/Al-Cu复合材料显微组织和压缩力学性能的影响（英文）

通过热压烧结和热轧制备碳纳米管(CNTs)增强的Al-Cu基复合材料,系统研究Cu含量对Al与CNTs的界面反应、含Cu沉淀物的析出行为及相应复合材料力学性能的影响。研究表明,提高Cu含量不仅能使复合材料制备过程中含Cu析出相的数量和尺寸增加,而且能促进CNTs与Al基体之间的界面反应,加剧CNTs转化为Al₄C₃。由于含有1%Cu(质量分数)的复合材料保持CNTs的原始结构,因此,它在所有复合材料中具有最高的强度、弹性模量和硬度。此外,增加Cu含量还能改变影响复合材料强度的主要强化机制。     

热解碳结构对LiFePO_4/C复合电极性能的影响

分别以5种含碳有机物为碳源,通过固相热裂解法制备了5种LiFePO_4/C复合正极粉体材料,利用XRD和拉曼光谱表征了复合粉体中碳的结构.复合材料含有单一的磷酸铁锂相,裂解碳以无定型形式存在.不同裂解碳D、G拉曼峰的强度有所不同,其比值R反映了石墨化程度的强弱.对于石墨化程度高的LiFePO_4/C复合正极材料,其电子电导性能高,反映在电池容量性质上就是电池容量高.比较不同有机前驱体对复合正极材料的作用效果,聚乙烯醇是较佳的选择.     

Deposition rate and morphology of carbon nanotubes at different positions in a CVD reactor

Carbon nanotubes (CNTs) were synthesized through the catalytic decomposition of a ferrocene-xylene mixture in a horizontal chemical va- por deposition reactor. The deposition rate of CNTs along the axial direction was measured. The morphology of CNTs was observed by scan- ning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the deposition rate of CNTs along the axial direction first increased and later decreased, the position achieving the maximum deposition rate was influenced by the operating conditions. The morphologies of CNTs also changed along the axial direction.