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第1章 绪论1

1.1 引言1

1.2 镁基复合材料的研究2

1.2.1 镁基复合材料的组成及其界面2

1.2.2 镁基复合材料的研究现状3

1.3 碳纳米管的基本概况5

1.3.1 碳纳米管的结构5

1.3.2 碳纳米管的力学性能与化学性能6

1.3.3 碳纳米管在金属基复合材料中的应用6

1.4 碳纳米管增强镁基复合材料7

1.4.1 碳纳米管增强镁基复合材料的特点7

1.4.2 碳纳米管增强镁基复合材料的研究现状8

1.4.3 碳纳米管增强镁基复合材料的存在问题及发展方向9

1.4.3.1 碳纳米管在镁基体中的分散性9

1.4.3.2 镁基体的氧化9

1.4.3.3 界面结合9

1.4.3.4 发展趋势9

1.5 等径角挤压变形10

1.5.1 ECAP模具和挤压变形路线11

1.5.2 ECAP对镁合金及镁基复合材料的研究现状12

1.6 镁合金的腐蚀与防护14

1.6.1 镁的电化学特性14

1.6.2 镁及镁合金的防腐技术15

1.6.2.1 镁及镁合金的表面处理技术15

1.6.2.2 调整镁合金的化学成分15

1.6.2.3 耐腐蚀镁基复合材料的开发15

1.7 本书研究内容和研究意义16

1.7.1 本书研究内容16

1.7.2 超细晶碳纳米管增强镁基复合材料的研究意义17

第2章 实验材料及实验方法18

2.1 实验材料18

2.1.1 基体原材料18

2.1.2 增强材料18

2.1.2.1 MWCNTs纯化处理工艺19

2.1.2.2 MWCNTs表面化学包覆镍处理工艺19

2.2 实验方案20

2.3 实验方法21

2.3.1 碳纳米管孕育块的制备21

2.3.2 碳纳米管增强镁基复合材料的制备21

2.3.3 热挤压实验21

2.3.4 ECAP变形21

2.3.4.1 ECAP变形基本原理21

2.3.4.2 ECAP变形模具22

2.3.4.3 ECAP变形工艺24

2.4 力学性能测试26

2.4.1 拉伸试验26

2.4.2 显微硬度测试26

2.5 样品表征27

2.5.1 显微组织观察27

2.5.2 X射线衍射分析27

2.5.3 极图测试27

2.5.4 扫描电子显微镜分析28

2.5.5 原子力显微镜分析28

2.6 腐蚀性能测试28

2.6.1 3.5 wt％NaCl溶液浸渍实验28

2.6.2 极化曲线测试29

第3章 碳纳米管增强镁基复合材料的制备工艺及增强机理30

3.1 引言30

3.2 碳纳米管孕育块制备工艺研究31

3.2.1 分散球磨处理时间对碳纳米管在孕育块中分散性的影响32

3.2.2 孕育块中碳纳米管加入量对其分散性的影响34

3.3 碳纳米管增强镁基复合材料制备工艺研究35

3.3.1 碳纳米管增强镁基复合材料中碳纳米管的分散性35

3.3.2 孕育块铸造法制备碳纳米管增强镁基复合材料的工艺特点36

3.4 碳纳米管增强镁基复合材料的增强机理分析37

3.4.1 碳纳米管增强镁基复合材料中应力传递理论分析37

3.4.2 碳纳米管增强镁基复合材料的弹性模量与强度分析39

3.4.2.1 碳纳米管增强镁基复合材料的弹性模量估算40

3.4.2.2 碳纳米管增强镁基复合材料的强度估算40

3.5 本章小结42

第4章 铸态碳纳米管增强镁基复合材料的显微组织及力学性能43

4.1 引言43

4.2 碳纳米管增强镁基复合材料的显微组织43

4.3 碳纳米管增强镁基复合材料铸态室温力学性能47

4.3.1 碳纳米管的加入量对复合材料抗拉强度的影响47

4.3.2 碳纳米管的加入量对复合材料延伸率的影响49

4.3.3 碳纳米管的加入量对复合材料弹性模量的影响50

4.3.4 碳纳米管的加入量对复合材料显微硬度的影响51

4.4 碳纳米管增强镁基复合材料室温拉伸断口形貌分析52

4.5 本章小结53

第5章 碳纳米管增强镁基复合材料等径角挤压变形55

5.1 引言55

5.2 ECAP晶粒细化及变形机理56

5.3 ECAP变形对碳纳米管增强镁基复合材料显微组织的影响57

5.3.1 ECAP变形温度对碳纳米管增强镁基复合材料显微组织的影响57

5.3.1.1 ECAP变形温度对复合材料宏观形貌的影响57

5.3.1.2 ECAP变形温度对复合材料显微组织的影响59

5.3.2 ECAP变形中碳纳米管的加入量对复合材料显微组织的影响60

5.3.3 ECAP变形模角对复合材料显微组织的影响60

5.3.4 ECAP变形后复合材料不同截面的显微组织分析62

5.3.5 ECAP变形道次对复合材料显微组织的影响63

5.4 ECAP变形对碳纳米管增强镁基复合材料室温力学性能的影响65

5.4.1 ECAP变形对复合材料显微硬度的影响65

5.4.1.1 ECAP变形温度对复合材料显微硬度的影响65

5.4.1.2 ECAP变形道次对复合材料显微硬度的影响66

5.4.2 ECAP变形对复合材料室温力学性能的影响67

5.4.2.1 碳纳米管加入量对ECAP复合材料室温力学性能的影响67

5.4.2.2 ECAP变形道次对复合材料室温力学性能的影响68

5.4.2.3 ECAP变形模角对复合材料室温力学性能的影响69

5.5 ECAP变形后碳纳米管增强镁基复合材料室温拉伸断口形貌分析71

5.5.1 ECAP变形后复合材料拉伸断口的宏观形貌分析71

5.5.2 ECAP变形后复合材料室温拉伸断口的微观形貌分析71

5.6 ECAP变形后碳纳米管增强镁基复合材料表面形貌分析73

5.7 本章小结74

第6章 ECAP变形碳纳米管增强镁基复合材料的织构演变及对力学性能的影响76

6.1 引言76

6.2 织构的极图表达77

6.3 ECAP变形过程中镁合金织构的形成机理78

6.4 ECAP变形过程中碳纳米管增强镁基复合材料的织构演变80

6.4.1 挤压态碳纳米管增强镁基复合材料的织构80

6.4.2 ECAP变形后碳纳米管增强镁基复合材料的织构80

6.5 ECAP变形碳纳米管增强镁基复合材料中的织构演变对力学性能的影响83

6.6 本章小结85

第7章 碳纳米管增强镁基复合材料抗腐蚀性能研究87

7.1 引言87

7.2 碳纳米管加入量对铸态碳纳米管增强镁基复合材料抗腐蚀性能的影响88

7.2.1 浸渍实验后宏观形貌及腐蚀速率88

7.2.2 腐蚀介质中的pH值变化90

7.2.3 浸渍腐蚀24h后的复合材料表面微观形貌92

7.3 ECAP变形道次对碳纳米管增强镁基复合材料抗腐蚀性能的影响93

7.3.1 浸渍实验后宏观形貌及腐蚀速率93

7.3.2 浸渍腐蚀24h后的复合材料表面微观形貌93

7.4 碳纳米管增强镁基复合材料电化学腐蚀95

7.4.1 铸态条件下碳纳米管增强镁基复合材料的电化学腐蚀96

7.4.2 ECAP变形后碳纳米管增强镁基复合材料的电化学腐蚀98

7.5 碳纳米管增强镁基复合材料抗腐蚀机理分析99

7.6 本章小结101

第8章 结论103

参考文献106