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原位合成碳纳米管铝基复合材料及其耐磨、耐蚀性能的开题报告
一、研究背景与意义
碳纳米管（Carbonnanotube,CNT）是具有独特结构和性质的新型纳米材料，具备优异的力学、电子、光学等性质，在微电子、光电子、传感器、能源等领域有广泛的应用前景。铝及其合金是重要的结构材料，具备密度低、强度高、导电、导热性能好等优良性能，在军事制造、航空、航天等领域有着广泛的应用。将碳纳米管与铝基合金复合可以兼具两种材料的优点，提高材料的综合性能。
但是，CNT/Al复合材料的研究还存在许多困难和挑战。首先，CNT微小的直径和高比表面积使CNT很难均匀分散于铝基体内，难以达到CNT与铝基体的良好结合。其次，CNT与铝基体之间的界面存在着化学亲和性差、加工难度大、材料缺陷等问题，导致CNT/Al复合材料的力学性能和耐用性较低，这限制了其在工业领域的应用。
因此，本研究计划通过原位合成新型CNT/Al复合材料，利用电子束熔覆技术（Electronbeammelting，EBM）或激光熔覆技术（Laserbeammelting，LBM）对材料进行制备和改性，探究原位合成条件、CNT分散机理、CNT/Al复合材料的力学性能、耐磨、耐蚀性能等方面，为CNT/Al复合材料的发展提供新思路和新方法。
二、研究内容和方法
本研究主要包括以下内容：
1、原位合成CNT/Al复合材料的制备：采用EBM或LBM对纯铝粉末、CNT纳米粉进行制备和改性，通过调节激光功率、旋转速度等工艺参数，调控CNT与铝基体的界面结合情况。
2、CNT分散机理研究：通过扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等测试手段分析CNT/Al复合材料中CNT的分散状态和空间分布，深入探究CNT分散机理。
3、CNT/Al复合材料的力学性能研究：通过拉伸、压缩等力学性能测试和分析，研究不同CNT引入量、CNT分散状态对材料力学性能的影响，寻找CNT引入量最优条件。
4、耐磨、耐蚀性能测试：采用微硬度测试、滑动磨损、恒电位极化等方法，测试CNT/Al复合材料的耐磨性和耐蚀性能。
本研究主要采用SEM、TEM、EBM、LBM、力学性能测试、耐磨、耐蚀性能测试等研究方法。
三、研究预期成果
通过本研究，预期可以获得以下科学研究成果：
1、实现CNT/Al复合材料的原位合成，并获得CNT均匀分散于铝基体内的复合材料。
2、探究CNT分散机理，为CNT/Al复合材料的制备提供理论依据。
3、研究CNT引入量、CNT分散状态对CNT/Al复合材料力学性能的影响，提高材料的综合性能。
4、测试CNT/Al复合材料的耐磨、耐蚀性能，为材料在航空、航天、军事制造等领域应用提供参考和依据。
四、研究进度和计划
该研究计划从2022年1月开始，预期到2024年1月完成以下工作：
2022年1-6月：文献综述、材料制备工艺研究、CNT分散机理分析。
2022年7-12月：研究不同CNT引入量、CNT分散状态对CNT/Al复合材料的力学性能的影响。
2023年1-6月：测试CNT/Al复合材料的耐磨性和耐蚀性能，寻找较优CNT引入条件。
2023年7-12月：总结并撰写研究成果，准备论文投稿。
2024年1月：完成论文答辩并结题。
五、研究难点与解决方案
1、CNT微小的直径和高比表面积使CNT很难均匀分散于铝基体内。解决方案：优化CNT分散剂的选择和CNT分散方法，提高CNT分散的均匀性。
2、CNT与铝基体之间的界面存在着化学亲和性差、加工难度大、材料缺陷等问题，导致CNT/Al复合材料的力学性能和耐用性较低。解决方案：通过EBM和LBM等加工参数的优化，实现CNT与铝基体的良好结合，提高材料的力学性能和耐用性。
3、实现CNT/Al复合材料的耐磨、耐蚀性能提高。解决方案：选择合适的测试方法和条件，研究不同CNT引入量、CNT分散状态对材料耐磨、耐蚀性能的影响，优化CNT引入条件，提高材料的综合性能。