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《化學(xué)氣相沉積原位合成碳納米管增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、摘要碳納米管(CNTs)作為一維納米材料,其高模量、高強(qiáng)度及綜合性能是復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。利用CNTs為增強(qiáng)體制備鈦基復(fù)合材料,探索新的CNTs增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備工藝并研究其對(duì)材料性能的影響,對(duì)開發(fā)CNTs的應(yīng)用領(lǐng)域和改善鈦合金的性能,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。本論文首次通過(guò)沉積.沉淀法制備Ni/Ti催化劑,采用化學(xué)氣相沉積法在鈦粉基體上原位合成了CNTs/Ti復(fù)合粉末。研究了催化劑Ni含量、還原溫度、CNTs合成溫度、載氣類別及反應(yīng)氣與載氣比例對(duì)CNTs生長(zhǎng)的影響,并探討了CNTs的生長(zhǎng)機(jī)理。結(jié)果表明,催化劑含量和反應(yīng)合成溫度等因素對(duì)CNTs的形成有重要影響。當(dāng)催化劑Ni含量
2、為3wt%,合成溫度為550℃時(shí),甲烷裂解可得到形貌、產(chǎn)率、純度最佳的CNTs產(chǎn)物,從而實(shí)現(xiàn)了在Ti粉基體上原位合成CNTs的目的,該工藝為CNTs/Ti復(fù)合材料的制備提供了新的途徑。以合成的復(fù)合粉末為原料,采用粉末冶金法制備了CNTs/Ti復(fù)合塊體材料,并對(duì)其進(jìn)行密度、硬度測(cè)試。采用干磨法對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了摩擦磨損實(shí)驗(yàn),并與金屬鈦和鈦鎳合金的耐磨性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,CNTs的加入使CNTs/Ti復(fù)合材料的耐磨性能提高,隨磨擦?xí)r間和加載載荷的增加,CNTs/Ti復(fù)合材料磨損量的增加速率低于金屬鈦,在摩擦不同階段,出現(xiàn)了磨粒磨損、氧化磨損等特征。關(guān)鍵詞:碳納米管鈦基復(fù)合材料化學(xué)氣相沉積
3、原位合成粉末冶金摩擦磨損ABSTRACTCarbonnaonotube(CNT)isakindofimportantreinforcementinmetalmatrixcompositesbecauseofitshighmodule,highstrengthandoutstandingphysicalperformance.ItissignificantthatexploringnewmanufacturetechniqueforCNTsreinforcedtitaniummatrixcompositeandinvestigatingtheeffectofCNTsonthepropert
4、iesfordevelopingtheCNTs’applicationfieldsandimprovingtitaniumalloycapability.Inthethesis,anewNi/Ticatalystwaspreparedthroughdeposition-precipitationmethod.Then,theCNTs/Ticompositepowderwassynthesizedin·situontitaniumpowderwiththeNi/Ticatalystbychemicalvapordeposition(CVD)process.Theinfluenceofthe
5、processingparameters,suchasthecontentofcatalyst,reductiontemperature,CNTsynthesistemperature,carriergascategoryandtheradioofmethanetocarriergas,wereinvestigated.ThegrowthmechanismofCNTsonthenew‘Ni/TicatalystduringCVDwasdiscussed.Theresultsindicatedthattheprocessingparametersincludingthecontentofc
6、atalystandCNTsynthesistemperaturehaveaimportantinfluenceonthegrowthofCNTs.TheCNTswithevenmorphology,highyieldandpuritycanbesynthesizedbymethanedecompositionwhenthecontentofcatalystis3wt%andthesynthesistemperatureis550"C.Asaresult,theaimofthisexperimentforpreparingCNTsontitaniumpowderusingin-situC
7、VDprocesshasbeenachieved,whichpointsoutanewmethodforCNTs/Ticompositesmanufacturing.Furthermore,TheCNTs/Ticompositebulkswerepreparedbypowdermetallurgyprocesswiththesynthesizedcompositepowder.ThedensityandhardnessoftheCN