| 超音速激光沉积增材制造CNTs/Cu复合材料微观结构及力学性能研究 |
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| 引用本文： | 李波,王豪,蒋超伟,罗准,张群莉,刘蓉,姚建华. 超音速激光沉积增材制造CNTs/Cu复合材料微观结构及力学性能研究[J]. 精密成形工程, 2023, 15(11): 89-99 |
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| 作者姓名： | 李波 王豪 蒋超伟 罗准 张群莉 刘蓉 姚建华 |
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| 作者单位： | 浙江工业大学 激光先进制造研究院，机械工程学院，杭州 310023;国网宁夏电力有限公司超高压公司，银川 750001;卡尔顿大学 机械和航空工程系，渥太华 KIS 5B6 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(52075495);浙江省自然科学基金(LY22E050017);国网宁夏电力有限公司科技项目(5229CG 200069) |
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| 摘 要： | 目的 研究超音速激光沉积增材制造CNTs/Cu复合材料的微观结构及力学性能。方法 对CNTs进行表面镀铜处理，提高它与Cu黏接相之间的润湿性，增强CNTs/Cu之间的界面结合，利用超音速激光沉积技术(Supersonic Laser Deposition，SLD)增材制备不同CNTs含量的CNTs/Cu复合材料，对比研究了CNTs含量和退火温度对CNTs/Cu复合材料微观结构及力学性能的影响规律，并采用能谱仪对拉伸断口微区进行元素分析测定。结果 SLD制备的CNTs/Cu复合材料具有优异的塑性变形能力，而强度较高的CNTs通过嵌入铜粉颗粒之间的缝隙提升了沉积质量。对复合材料微观组织进行表征发现组织无明显孔隙、致密性良好，且无烧蚀现象。CNTs的加入有效提高了CNTs/Cu复合材料的抗拉性能，并且随着CNTs含量的上升，CNTs/Cu复合材料的极限抗拉强度(Ultimate Tensile Strength，UTS)稳步上升;当CNTs质量分数为0.3%时，CNTs/Cu复合材料的UTS为36.33 MPa，是CNTs质量分数为0.05%时的1.35倍。随着退火温度的升高，CNTs/Cu复合材料的UTS表现为先增大后减小的趋势，在500 ℃时UTS达到最大值。结论 由于激光加热软化的效果与表面镀铜的包覆作用，CNTs能够均匀地分布在CNTs/Cu复合材料内部，同时明显增强复合材料内部颗粒的界面结合强度，后续的热处理有助于使材料从不稳定的机械结合逐步转换为冶金结合，显著提高复合材料的抗拉性能。
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| 关 键 词： | CNTs 超音速激光沉积 CNTs/Cu涂层 微观结构 力学性能 |
| 收稿时间： | 2023-09-25 |
Microstructure and Mechanical Properties of CNTs/Cu Composite Additively Manufactured by Supersonic Laser Deposition |
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| LI Bo,WANG Hao,JIANG Chao-wei,LUO Zhun,ZHANG Qun-li,LIU Rong,YAO Jian-hua. Microstructure and Mechanical Properties of CNTs/Cu Composite Additively Manufactured by Supersonic Laser Deposition[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2023, 15(11): 89-99 |
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| Authors: | LI Bo WANG Hao JIANG Chao-wei LUO Zhun ZHANG Qun-li LIU Rong YAO Jian-hua |
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| Affiliation: | Institute of Laser Advanced Manufacturing,College of Mechanical Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China;Ultra-high Voltage Company, State Grid Ningxia Electric Power Co., Ltd., Yinchuan 750001, China;Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Carleton University, Ottawa KIS 5B6, Canada |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | CNTs supersonic laser deposition CNTs/Cu coating microstructure mechanical property |
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