论文部分内容阅读
本文采用预制前驱体搅拌铸造法制备了不同CNTs含量的CNTs/Mg-6Zn-1Er和CNTs/Mg-6Zn-6Er铸锭，经热挤压和固溶挤压制备出与相应CNTs含量的CNTs/Mg-6Zn-1 Er和CNTs/Mg-6Zn-6Er复合材料。主要研究了湿法粉末冶金工艺制备的CNTs/Mg前驱体复合材料组织及性能，包括乙醇的含量、镁颗粒的粒径和CNTs含量对CNTs分散性的影响、利用拉曼光谱分析CNTs的结构完整性、XRD分析前驱体中的物相、OM、SEM、TEM对CNTs在前驱体复合材料中分散性及结构进行表征、分析了前驱体复合材料的力学性能;CNTs含量对CNTs/Mg-6Zn-1Er和CNTs/Mg-6Zn-6Er复合材料的组织和性能的影响，并对CNTs强化机理进行分析。包括CNTs的加入对显微组织的影响，CNTs加入量对复合材料抗拉强度、屈服强度、延伸率、弹性模量、显微硬度和冲击韧性的影响，对各种强化机理引起的复合材料屈服强度增量进行了估算。 结果表明，在制备前驱体过程中，CNTs浆料加入到50-100倍的乙醇中超声能很好的的被分散开，CNTs含量为0.5 wt.％-1.0 wt.％，镁颗粒为200-300目时包覆效果最好。EDS和XRD结果表明，有机溶剂被除去且没有MgO的产生。拉曼结果显示CNTs的结构几乎没有被损坏。OM、SEM、TEM观察显示CNTs含量为0.5 wt.％时，CNTs在镁基体中分散性最好，高分辨显示CNTs结构完整。前驱体的抗拉强度和杨氏弹性模量分别为246MPa和52 GPa，较基体合金分别提高了28％和24％。对于CNTs/Mg-6Zn-1Er和CNTs/Mg-6Zn-6Er复合材料，CNTs的加入能明显的细化铸态组织晶粒及热挤压晶粒组织。当CNTs添加量为0.06wt.％时，CNTs/Mg-6Zn-1Er复合材料的抗拉强度、屈服强度、弹性模量、显微硬度、延伸率及冲击韧性分别为324MPa、270 MPa、54 GPa、77 HV、18.4％和18.5J/cm2，其中屈服强度和冲击韧性提高最为显著，分别较基体合金提高了53％和68％。当CNTs添加量为0.02wt.％时，CNTs/Mg-6Zn-6Er复合材料的抗拉强度、屈服强度、弹性模量、显微硬度和延伸率分别为366MPa、306MPa、45 GPa、76.5 HV和13.5％，其中屈服强度提高最为显著，相比基体合金提高了25％。冲击韧性以固溶挤压态提高最为显著，为9.8 J/cm2，相比基体合金提高了12％。理论计算显示，晶粒相细化机制对复合材料的强化效果最显著，然后是位错强化、应力转移强化和残余热应力强化。实验结果与理论计算结果比较吻合。