吕先松论文.docVIP

目 录 第一章 文献综述 38 1.1 基本概述 38 1.1.1复合材料的基本概述 38 1.2 镁基复合材料概述 38 1.2.1镁基复合材料的研究必要性 38 1.2.2镁基复合材料的研究现状 39 1.2.3镁基复合材料的制备方法 40 1.2.4镁基复合材料的增强相及界面复合机理 42 1.2.5影响镁基复合材料力学性能的主要因素 43 1.2.6颗粒增强镁基复合材料简介 43 1.3碳纳米管的基本概况 45 1.3.1碳纳米管的结构与性能 45 1.3.2碳纳米管的制备 46 1.3.3碳纳米管的应用 47 1.3.4碳纳米管复合材料的研究现状 48 1.4 碳纳米管增强镁基复合材料 50 1.4.1碳纳米管增强镁基复合材料的特点 50 1.4.2碳纳米管增强镁基复合材料的研究现状 50 1.4.3碳纳米管增强基复材料的力学性能 51 1.4.4碳纳米管增强基复材料存在的问题 52 1.4.5碳纳米管增强基复合材料的发展方向 52 1.5 本课题研究意义及主要内容 53 1.5.1本课题研究意义 53 1.5.2本课题的主要内容 54 参 考 文 献 39 第一章 文献综述 1.1 基本概述 1.1.1复合材料的基本概述 国际标准化组织(150)将复合材料定义为是:两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。F.L.Matthews和R.D.Rawlings认为复合材料是两个或两个以上组元或相组成的混合物，并应满足下面三个条件: (1)组元含量大于5%; (2)复合材料的性能显著不同于各组元的性能; (3)通过各种方法混合而成。 金属基复合材料 (Metal Matrix Composite，MMC)是金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非金属增强相人工合成的复合材料。其增强材料大多为无机非金属，如陶瓷、碳、石墨及硼等也可以用金属丝。 金属基复合材料综合了作为基体的金属结构材料和增强物两者的优点,具有高的强度性能和弹性模量、良好的疲劳性能等特点。由于制作工艺相对容易,和价格低廉,颗粒增强金属基复合材料体现出了广泛的商业价值,金属基复合材料首先在航天和航空上得到应用,随着其价格的不断降低,它们在汽车、电子、机械等工业部门的应用也越来广。而镁合金的一些独特的优点使得镁基复合材料成为当今材料界研究的热点。 1.2 镁基复合材料概述 1.2.1镁基复合材料的研究必要性 自19世纪以来，金属材料的消耗与日俱增，金属矿产资源日渐枯竭。据估计铝铁也只能维持100-300年[1,2]。而镁(Mg)在地壳中的储量非常丰富，其蕴藏量为2.7％仅次于铝(A1)和铁(Fe)，位居常用金属元素的第3位、在地壳表层储量居第6位。在盐湖及海洋中的含量也十分可观，如在海水中镁含量达0.13％。可见，镁几乎称得上是取之不尽用之不竭的矿产资源。中国是镁资源大国，其储量居世界首位，已经探明的菱镁矿石储量30.09亿吨，约占世界探明储量的25％。因此在许多金属矿产资源同趋枯竭的时代，加速镁资源的开发有利于我国可持续发展战略的实现。 常见的镁合金有：MgMn、Mg-A1、MgZn，MgZr、MgLi和MgRE，此外，还有合金系Mg-Ag和Mg-Y等等。虽然镁合金具有密度小、比强度大、阻尼性好、导热性好等优点。但是镁合金也有许多缺点：镁合金的强度不高、塑性成形性差，工业应用中无法制作成高强度的结构材料，铸件成形方法也有局限性等等，所以镁合金的应用受到了大大的限制；镁在熔炼过程中极易燃烧，须采取复杂的保护措施；工业生产中，主要采用熔剂或气体保护，前者易造成锭坯夹杂，影响产品质量，释放的HCI、C12和HF等气体污染环境，而后者使得制备条件苛刻。另外，大多数镁合金的高温蠕变性和耐蚀性差，目前采用涂装技术来提高其抗氧化和防腐性能，但是增加了成本，不利于推广应用。针对以上问题，人们开始致力于镁基复合材料的研究。镁基复合材料是继铝基复合材料之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。并且镁质结构件在机械加工、循环再生产和铸造方面较铝有很大的技术优势，可用镁基复合材料代替特种塑料。在新兴高新技术领域中的应用潜力比传统金属材料更大。因此，镁基复合材料已成为金属基复合材料领域的研究热点之一。以前镁基复合材料方面大量的研究工作是针对国防和航天应用的需要，而随着新型制造工艺的研究发展，镁基复合材料在航天航空、汽车、核工业及其它先进的工程方面得到了更广泛的应用[3]。 1.2.2镁基复合材料的研究现状 近年来，镁基复合材料的制备工艺在实验室中取得了较大的进展。例如权高峰[4]用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁基复合材料，当镁基颗粒尺寸增强体颗粒尺寸之比较小并分布较均匀时，镁基复合材料的力学性能得到很大提高，材料的强度优于铝基复合材料。都雨林[5