搅拌摩擦焊CNTsMg复合接头的组织及性能研究的任务书.docx

搅拌摩擦焊CNTsMg复合接头的组织及性能研究的任务书
任务书
一、任务背景和目的
碳纳米管（CNTs）是近年来新兴的一种纳米材料，具有极高的强度、导电性和导热性等优异性能，已经广泛应用于机械、电子、能源等领域。但是，CNTs的应用受到其与基体材料的结合性能的限制。目前常见的CNTs增强金属基复合材料的制备方法包括机械合金化、湿法混合、等离子喷涂、熔融浸渍等。但是，这些方法存在着加工制备过程中温度较高、能耗较大、CNTs会聚和分布不均匀等问题。因此，为了制备CNTs增强金属基复合材料，需要寻找一种高效、低能耗、纯机械化的方法。
搅拌摩擦焊作为近年来发展起来的一种新型的可焊接固态连接技术，因其结构简单、效率高、低能耗等优越特点在金属材料领域中逐渐得到应用。本研究旨在利用搅拌摩擦焊技术制备CNTs增强镁合金基复合接头，并探讨接头的组织结构和性能，为CNTs的应用提供一种新方法。
二、任务内容
1.制备CNTs/Mg复合接头，选取Mg合金作为基体材料，CNTs作为增强相。涉及工艺包括：CNTs的表面改性、CNTs和Mg粉末的混合、搅拌摩擦焊接头的制备等。
2.研究CNTs/Mg复合接头的组织结构，包括CNTs的分布和排列方式、CNTs和Mg基体之间的结合情况等。
3.研究CNTs/Mg复合接头的力学性能，包括焊接强度、硬度、塑性等指标。
4.研究CNTs/Mg复合接头的热性能，包括导热性、热稳定性等指标。
5.分析CNTs/Mg复合接头的优缺点，并提出改进措施和应用前景。
三、任务计划
1.前期工作（1个月）：查阅相关文献，了解CNTs的制备、CNTs增强金属基复合材料的制备方法和研究现状；
2.材料制备工艺（2个月）：进行CNTs的表面改性、CNTs和Mg粉末的混合、搅拌摩擦焊接头的制备等工艺，并优化焊接参数；
3.组织结构分析（2个月）：利用SEM、TEM等手段观察接头的横截面和纵截面，研究CNTs的分布和排列方式、CNTs和Mg基体之间的结合情况；
4.力学性能测试（2个月）：进行焊接强度、硬度、塑性等指标测试；
5.热性能测试（2个月）：进行导热性、热稳定性等指标测试；
6.论文撰写（1个月）：根据实验结果撰写论文，并整理出改进措施和应用前景。
四、任务要求
1.研究者需要具备材料科学、机械制造、焊接等方面的基础知识，熟悉CNTs的制备和金属材料焊接的相关技术原理。
2.研究者需要自行搭建实验装置进行实验研究，并保证实验过程的可重复性和准确性。
3.研究者需要深入理解实验结果，提出精准的分析和结论，并独立完成论文撰写。
4.论文应具备较高的学术水平，符合国内外学术期刊发表的要求。
五、经费预算
本研究所需经费主要用于实验材料和设备、实验费用、论文发表等方面。
1.实验材料和设备：包括CNTs、Mg粉末、焊接机、材料测试仪器等。预计经费为20万元。
2.实验费用：包括实验室耗材、水电费、差旅费等。预计经费为5万元。
3.论文发表：包括英文翻译、论文发表费用等。预计经费为3万元。
合计经费为28万元。
六、研究意义
1.本研究在CNTs增强金属基复合材料的制备中探索了一种新的方法，为CNTs的应用提供了一种新思路。
2.本研究采用的搅拌摩擦焊技术具有纯机械化的特点，加工过程中温度低，能耗小，具有较高的能源利用效率，可以有效缓解能源短缺和环境污染的问题。
3.本研究的实验结果可以为CNTs增强金属基复合材料的工程应用提供参考依据，推动纳米材料在工程领域的应用。