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碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的力学性能研究
碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的力学性能研究
摘要：
AZ91D镁合金因其高比强度和良好抗腐蚀性被广泛应用于航空、汽车和电子行业等领域。然而，AZ91D合金还存在着低的塑性和低的耐磨性等缺陷。为了克服这些缺点，碳纳米管被引入到AZ91D中以增加其机械性能。本文通过文献研究总结出碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的制备方法和其力学性能的研究进展。结果表明，尽管碳纳米管在AZ91D镁合金中含量较小，但它们的添加可以显著提高该复合材料的强度和硬度，同时还可以提高材料的塑性，表明碳纳米管增强AZ91D复合材料具有巨大的应用前景。
关键词：碳纳米管、AZ91D、镁基复合材料、力学性能、强度、硬度、塑性
引言：
AZ91D合金是一种轻质、高比强度、低密度和良好的抗腐蚀性材料，被广泛应用于动力传输、汽车工业和电子行业等领域。然而，由于其低的塑性和低的耐磨性等缺点，使其的应用受到了一定的限制。因此，为了进一步提高AZ91D合金的力学性能，一些制备方法被提出，如添加纳米颗粒、纳米线、纳米纤维和碳纳米管等。如今，碳纳米管是最常用的一种增强材料，其在AZ91D复合材料中的性能得到了广泛的研究。
碳纳米管的结构和性质：
碳纳米管是一种中空圆形结构的管状纳米材料，由单层碳原子在弯曲成圆而形成。碳纳米管的结构可以分为单壁和多壁两种类型，其中，单壁碳纳米管的结构更加完整。碳纳米管具有以下一些显著的性质：
（1）热和电的导电性能优良，可以提供高能量传输。
（2）高强度和高刚性，使碳纳米管成为高效增强AZ91D合金的理想选择。
（3）化学惰性，抗腐蚀性强，可提供材料的耐腐蚀性能。
制备方法：
碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的制备方法包括粉末冶金、等静压和热挤压等技术。其中，粉末冶金方法是最常用的一种方法，它通过球磨技术将碳纳米管和AZ91D合金粉末混合，然后通过热压、热挤压或热处理等方式制备成坯体。有研究发现，制备时球磨时间对最终样品的性能有重要影响，需要进行调节和控制。
碳纳米管的添加量对AZ91D复合材料的力学性能的影响：
碳纳米管的添加可以显著提高AZ91D复合材料的力学性能，包括强度、硬度和塑性等方面。其原因主要是碳纳米管提供了更多的晶界和位错，使晶粒迅速细化，增加材料的塑性和强度。此外，添加碳纳米管也可以有效地防止材料的屈曲和滑移，从而提高了材料的硬度和抗疲劳性能。一些研究表明，碳纳米管的添加量对复合材料的力学性能也有一定的影响。在添加少量碳纳米管的情况下，复合材料的硬度会提高，但数值并不显着。然而，当碳纳米管的含量增加到5％时，复合材料的硬度和强度都有了显著提高。随着含量的进一步提高，强度和硬度也将随之提高。但含量过高会导致碳纳米管的团聚，最终影响材料的力学性能。
结论：
通过研究和分析，可以得出以下几点结论：
（1）碳纳米管可以有效提高AZ91D复合材料的强度、硬度和塑性等力学性能。
（2）粉末冶金是最常用的一种制备方法。
（3）碳纳米管的添加量对复合材料的性能有影响，含量需要适当控制。
综上所述，碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料是一种具有良好应用前景的新型材料，其随着技术的不断发展，将在更多的领域得到应用。