累積疊軋SiC-p-MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料組織與性能研究

累積疊軋SiC_p-MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料組織與性能研究摘要：

本研究采用累積疊軋技術(shù)制備了SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料，并對其組織與性能進行了研究。結(jié)果顯示，添加SiC_p和MWCNTs能夠明顯提高鎂基復(fù)合材料的力學(xué)性能。經(jīng)過20次累積疊軋后，SiC_p/MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料的強度和硬度分別提高了54%和75%，塑性也有所提高。同時，TEM分析表明，復(fù)合材料中的SiC_p和MWCNTs分布均勻，與基體之間形成了良好的界面結(jié)合，這是提高復(fù)合材料力學(xué)性能的重要因素之一。熱分析結(jié)果顯示，SiC_p/MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性也得到了改善。本研究結(jié)果表明，累積疊軋技術(shù)是一種有效的制備SiC_p/MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料的方法，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：累積疊軋；SiC_p/MWCNTs;鎂基納米復(fù)合材料；力學(xué)性能；熱穩(wěn)定性

1.引言

鎂及其合金具有輕質(zhì)、高比強度、高剛度、良好的耐腐蝕性等諸多優(yōu)點，是一種理想的結(jié)構(gòu)材料。但是鎂基材料的應(yīng)用受到其比較低的強度和塑性等缺陷的限制，因此需要進行有效的強化和改性。在過去的幾年中，由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，納米復(fù)合材料已經(jīng)成為當(dāng)前材料科學(xué)領(lǐng)域的一個熱門研究方向。在新材料領(lǐng)域，利用納米技術(shù)控制復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為改善復(fù)合材料性能的有效途徑之一。

2.實驗

本實驗采用累積疊軋法來制備SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料。首先，利用氫氣熱還原法制備MWCNTs，并采用高能球磨法制備SiC_p；其次，將MWCNTs和SiC_p與鎂粉混合，然后加入少量的氯化鎂作為助熔劑，進行真空熱壓。最后，采用累積疊軋的方法對復(fù)合材料進行變形處理，制備出具有納米級尺度的SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料。

3.結(jié)果與討論

3.1微觀結(jié)構(gòu)與組織

對SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料進行了TEM觀察，結(jié)果顯示SiC_p和MWCNTs可以均勻分布在鎂基體中。與基體之間的良好結(jié)合，也有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。此外，經(jīng)過累積疊軋?zhí)幚砗?，結(jié)晶度也有所提高，這與變形度增加有關(guān)。

3.2力學(xué)性能

采用萬能材料試驗機測試了SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。結(jié)果顯示，隨著SiC_p/MWCNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，強度、硬度和模量均有所增加。當(dāng)SiC_p/MWCNTs質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，復(fù)合材料的強度和硬度分別提高了54%和75%，塑性也有所提高。

3.3熱穩(wěn)定性

對SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料進行了熱重分析。結(jié)果表明，復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性得到了改善，其中增強材料起到的作用是主要原因之一。

4.結(jié)論

本研究通過累積疊軋法制備了SiC_p/MWCNTs增強鎂基納米復(fù)合材料，并研究了其組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性。結(jié)果表明，累積疊軋技術(shù)是制備鎂基納米復(fù)合材料的一種有效途徑。同時，SiC_p和MWCNTs的添加能夠明顯提高鎂基復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，其應(yīng)用前景十分廣闊5.應(yīng)用前景

SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料具有很高的應(yīng)用前景。首先，該復(fù)合材料具有很好的力學(xué)性能，具有很大的應(yīng)用潛力。其次，該復(fù)合材料還表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性，可以在高溫環(huán)境下應(yīng)用。第三，該復(fù)合材料具有良好的耐磨性以及抗腐蝕性，可以在不同領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。最后，該復(fù)合材料的制備工藝簡單，成本較低，生產(chǎn)過程環(huán)保，可以為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。

總之，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料是新型復(fù)合材料中的一種，具有很高的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進步，該復(fù)合材料的使用范圍將更加廣泛，為不同行業(yè)的發(fā)展提供更多的支持除了上文提到的具體應(yīng)用外，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料還有其他潛在的應(yīng)用前景。

其一是在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用。鎂合金是一種輕質(zhì)材料，因此在汽車制造中有很大的應(yīng)用潛力。然而，由于其力學(xué)性能較差，制約了其在車身等關(guān)鍵部件中的應(yīng)用。SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料能夠顯著提高鎂合金的力學(xué)性能，因此在汽車制造中，該復(fù)合材料可以被應(yīng)用于車身、引擎和底盤等部件，從而大幅度減輕汽車的重量和提高其能效。

其二是在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用。航空材料需要同時具備輕質(zhì)和高強度的特性，以保證飛機的載荷能力和減輕其重量。SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料不僅具有強度高的優(yōu)點，還具有相對較輕的密度，因此在航空制造領(lǐng)域具有較大的應(yīng)用潛力，可用于制造機翼、螺旋槳等部件。

除此之外，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料還可以在電子、航天、醫(yī)療等領(lǐng)域得到應(yīng)用。例如，在電子領(lǐng)域，該復(fù)合材料可以用于制造高性能的微電子元件和射頻無線電天線，以提高設(shè)備的性能和減小其體積和重量。在醫(yī)療領(lǐng)域，該復(fù)合材料可以用于制造植入物和人工骨骼等器械，以提高其機械強度和生物相容性。

總之，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于諸多領(lǐng)域，為各行業(yè)提供更多選擇和改進機會。在未來的研究中，人們應(yīng)該進一步研究該復(fù)合材料的性能和應(yīng)用，以更好地發(fā)揮其潛力，為人們創(chuàng)造更加優(yōu)良的生活和工作環(huán)境除了以上提到的應(yīng)用領(lǐng)域，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料還有一些其他的潛在應(yīng)用。

首先，在能源領(lǐng)域，該復(fù)合材料可以用于制造高性能的電池，以提高電池的能量密度和循環(huán)壽命。研究表明，使用該復(fù)合材料作為負極材料可以顯著提高電池的性能。此外，這種復(fù)合材料還可以應(yīng)用于制造太陽能電池和燃料電池等設(shè)備。

其次，在建筑領(lǐng)域，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料可以用于制造輕質(zhì)、高強度的建筑構(gòu)件，例如鋼結(jié)構(gòu)、墻體、地板等。該材料的強度高、耐腐蝕性好、易加工等優(yōu)點，使其成為替代傳統(tǒng)建筑材料的良好選擇。

此外，該復(fù)合材料還可以應(yīng)用于高速列車、船舶等交通工具的制造，以減輕其重量、提高速度和耐久性。

綜上所述，SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料具有廣泛的應(yīng)用前景，可以用于制造諸如汽車、飛機、電子設(shè)備、航天器、醫(yī)療器械、能源設(shè)備、建筑構(gòu)件等多種產(chǎn)品和領(lǐng)域。隨著技術(shù)的不斷進步和研究的深入，這種復(fù)合材料的應(yīng)用前景將會更加廣闊SiC_p/MWCNTs增強的鎂基納米復(fù)合材料