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球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料的研究进展／王晓飞等·4l·

球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料的研究进展

王晓飞，蔡晓兰，张代明，王开军

(1昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093；2昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明650093)

摘要综述了目前使用球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料的研究进展，分析了球磨法的优势，如细化晶
粒、有利于纳米碳管的分散和使纳米碳管嵌入铝颗粒中等，指出了球磨法需要解决的问题，并展望了球磨法制备纳米
碳管／铝基复合材料未来的发展前景。
关键词球磨纳米碳管铝基复合材料

ResearchProgressofCarbonNanotubesReinforcedAluminiumMatrix
CompositesUsingBall—millingMethod

WANGXiaofei，CAIXiaolan，ZHANGDaiming，WANGKaijun

(1FacultyofMetallurgicalandEnergyEngineering，KunmingUniversityof．ScienceandTechnology，Kunming650093；

2FacultyofMaterialsScienceandEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093)

AbstractCarbonnanotubesreinforcedaluminiummatrixcompositesfabricatedbyballmillingisintroduced．

Theadvantagesofballmillingareanalysed，suchasrefininggrains，improvingthedispersionofcarbonnanotubesand
enablecarbonnanotubesembeddedinthealuminumparticles，etc．Itsproblemsarealsopointedout．Atlast，thedev

lopmentprospectispresented．

Keywordsball～milling，carbonnanotubes，aluminiummatrixcomposites

过球磨介质的连续碰撞将能量传递给铝粉和纳米碳管，使铝
0引言
粉和纳米碳管发生相应的变化。所以，研究传递到铝粉和纳
铝是自然界分布最广、储量最多的金属元素之一。铝基米碳管中的能量的作用方式、寻找控制反应过程的因素对制
复合材料具有密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温和加工性能好备高性能的纳米碳管增强铝基复合材料具有积极的作用。
等优点，目前广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。但是1．1球磨机理
随着技术的发展，对这类材料的比强度、比刚度、耐磨性、耐球磨是通过球磨腔体中球磨介质的运动带动内装粉体
热性和抗疲劳性等提出了更高的要求，这促使人们研究开发颗粒的运动来实现能量转移的过程。它通过碰撞把能量转
高性能的铝基复合材料。近年来，主要使用颗粒或纤维增强移到粉末中，转移到粉末中的能量使粉末发生塑性变形并由
体来制作高性能的铝基复合材料l】。]。
于破碎而细化粉末使得表面能增大。球磨过程中，球与球之
在众多制备高性能铝基复合材料的增强体中，纳米碳
问的碰撞使得被碰撞的铝颗粒变形，铝颗粒发生的变化可以
管[3是迄今为止比较理想的增强体，自问世以来就一直以其
这样描述：冷焊一塑性变形一原子紊乱和位错引起原料脆
独特的结构和性能受到世界各国学者的关注_4]。它不仅具
化一铝粉破碎细化，最后将导致表面能增加。球磨过程越
有密度小和稳定性好的特点，而且具有优异的力学性能(高
长，转移到粉末中的能量也就越多。
弹性模量、抗拉强度)[6-lo3，为制备高性能铝基复合材料奠定
球磨的目的是得到符合要求的晶粒，如细化或片状化
了良好的基础。
等，所以控制球磨中的各种因素至关重要，如球料比、球径、
本文综述了近年来使用球磨法制备纳米碳管增强铝基
复合材料的研究进展，分析了球磨对铝粉和纳米碳管的影气氛、转速和温度等。值得一提的是常规思想认为大球能量
响，阐述了球磨对复合材料晶粒组织的细化和对纳米碳管分高于小球能量，但是有关计算显示_l小球能量高于大球能
散性的提高，并对有关的界面反应提出了自己的观点，展望量，在样品磨到一定程度时，较小球有消耗较小的能量达到
了球磨法制备纳米碳管增强铝基复合材料的发展前景。较好的球磨效果的优势，能量利用率高，所以在球磨中应合
理安排大小球比例以提高球磨效率¨1。
1球磨原理和对各粉体的影响
1．2球磨对铝粉的影响
球磨法在制备纳米碳管增强铝基复合材料的过程中，通对于铝粉来说，在球