项目名称: 碳纳米管增强镁基复合材料的界面调控和强韧化机理研究

项目编号: No.51471059

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 王晓军

作者单位: 哈尔滨工业大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 韧性差是限制镁基复合材料应用和发展的瓶颈问题。鉴于此,本项目采用高效的碳纳米管(CNTs)增强镁合金,发挥其作为一维材料特有的界面效应、尺寸效应和形状效应,研发一种韧性良好、兼具高强度和高刚度的新型镁基复合材料。首先,将CNTs预分散和高能超声波相结合,探索一种新型的液态制备技术,揭示CNTs分散规律及其机理。其次,采用活性元素对CNTs与基体界面进行调控,研究界面形成的热力学与动力学规律,探明界面结构对复合材料力学性能的影响规律及机制,对比优化界面结构,充分发挥CNTs的界面效应。最后,研究CNTs对镁合金基体组织和性能的影响规律,对比考察CNTs的尺寸效应和形状效应,揭示CNTs的强韧化机理,建立一维材料CNTs对镁合金基体的强韧化模型,进而优化复合材料的组分和显微组织,实现强度、刚度和韧性的最佳匹配。这将为一维纳米材料增强的金属基复合材料的设计和组织性能调控提供理论指导和实验依据

中文关键词: 镁基复合材料;碳纳米管;强化机制;界面结构

英文摘要: Poor ductility is considered as the application bottleneck of conventional magnesium matrix composites. This proposal plans to employ CNTs to reinforce magnesium alloys to exhibit the effects of CNTs interface, nano-size and unique shape. It is aimed to develop a novel type of magnesium matrix composites with good ductility as well as high strength and high stiffness. First, a new liquid fabrication method for the CNTs reinforced magnesium matrix composites will be studied, which combines CNTs pre-dispersion and high-energy ultrasonic. The CNTs dispersion mechanism of the method will be revealed. Second, the interface between Mg and CNTs will be adjusted by active elements. The thermodynamic rules for the interface formation will be studied. The effects of the interface on the mechanical properties of the composites will also be clarified. Then, the interface will be optimized in order to exert the interface effect of CNTs. At last, the effects of CNTs on microstructure and mechanical properties of Mg matrix will be studied in order to reveal the strengthening mechanisms of CNTs and then build the CNTs strengthening model for Mg matrix. The effects of CNTs nano-size and unique shape will also be emphasized by comparison method. And then, the component and microstructure of the composites will be optimized to realize the optimal synergy of ductility, strength and stiffness. The above researches will provide a theoretic guide and experimental basis for the design, fabrication and microstructure and properties of metal matrix composites reinforced by 1-D nano materials .

英文关键词: magnesium matrix composites;carbon nanotubes;strengthening mechanism;interface structure

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