碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的力学性能研究.pdf

第22卷第2期甘肃科学学报Vo1．22NO．2
2010年6月JournalofGansuSciencesJun．2010

碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料
的力学性能研究

李维学，徐莺歌。，郝远，金辉，焦琨
(兰州理工大学理学院，甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室，甘肃兰州730050)

摘要：采用搅拌铸造法制备了碳纳米管(CNTs)增强AZ91D镁基复合材料，对复合材料的力学
性能进行了测试，对其显微组织进行观察和分析，并利用扫描电子显微镜对断口形貌进行了表征．结
果表明：增强相CNTs使复合材料的晶粒细化，镀镍处理后的CNTs与基体有很好的相容性．与基体
合金相比，当CNTs体积分数<1．09／5时，复合材料的弹性模量和抗拉强度都随CNTs加入量的增加
而升高，当CNTs体积分数>1．0％时，由于CNTs的分散性降低，使得复合材料弹性模量的增幅减
小、抗拉强度降低．
关键词：镁基复合材料；碳纳米管；力学性能；微观组织
中图分类号：TB331文献标志码：A文章编号：1004—0366(2010)02—0034—04

AStudyonMechanicalPropertiesofCNTsEnforcedAZ91D

MagnesiumMatrixCompositeMaterials

LIWei—xue。～，XUYing—ge。，HAOYuan，JINHui。，JIAOKun
(SchoolofSciences，StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon一rrousMetalMaterials，
LanzhouUniversityofScienceandTechnology·Lanzhou730050，China)

Abstract：AZ91DalloycompositesreinforcedbyCNTswerefabricatedbyusingstircastingprocess．The
mechanicalproperties，fractographsandmicrostructuresofthecompositeswerecharacterizedbyauniversal

materialtester，anopticalmicroscopeandSEM．TheresultsshowedthatCNTscouldrefinethegrainsof

thecomposites，andgoodconsistencyexistedbetweennickel—platedCNTsandthematrix．Comparedwith

thematrixalloy，boththeelasticmodulusandtensilestrengthofthecompositerosegraduallywiththein—
creaseofCNTsasthevolumefractionofCNTswassmallerthan1_0．WhenthevolumefractionofCNTs

washigherthan1．0，thetensilestrengthofthecompositewasreducedwithincreasedCNTsandtheam—

plificationoftheelasticmodulusbecameunconspicuousowingtothedeclineoftheCNTsdispersion．
Keywords：magnesiummatrixcomposites；carbonnanotubes(CNTs)；mechanicalproperty；microstrue—

tl1re

近些年，随着航空航天及汽车行业对轻质材料过加入其他一些增强相实现，在基体中加入不同的
需求的增加，镁基复合材料得到了国内外普遍的关增强相以提高镁基复合材料力学性能是目前材料领
注叫．由于AZ91D镁合金具有高的比刚度、较强的域的研究热点问题之一，常用的增强主要有Al。0。
硬度、很好的弹性模量、高热导率及高阻尼性已得到短纤维、碳(石墨)纤维、SiC晶须和颗粒、Ti纤维、B
广泛的应用[z,33．为了进一步提高其力学性能，可通纤维等．增强相的选择，要求与基体之间的物

收稿日期：2009—09—04
基金项目：国家自然科学基金(50873047)；甘肃省自然科学基金(3ZS062一B25—020)
第ZZ卷李维学等：碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的力学性能研究35

理、化学相容性好，润湿性良好，载荷承受能力强，避容性)，以镀镍后CNTs作为增强相(体积分数分别
免增强相与基体合金之间的界面反应等．为0．5、1．0％、1．5、2．0％)，制备了CNTs／
AZ91D复合材