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纳米碳管增强镁基复合材料

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-13热度:

镁是一种比较昂贵的金属,但因其具有密度小的特性,从而在对质量要求较高的航空航天方面大显身手。
但是,单纯的镁金属在力学性能上的表现不尽如人意,这就需要在其中加入其他物质,以提高其弹性模量,增大刚度,这在航空航天事业中具有十分重要的意义。
    
镁基复合材料就是以镁为基体,加入其他增强相所得到的一种复合材料。
镁基复合材料密度比较小,是同类金属基复合材料中比强度(强度与密度之比)和比刚度(刚度与密度之比)最高的一种材料。
镁基复合材料同时具有优异的阻尼性、抗高温蠕变、尺寸稳定性和良好的冷、热加工性能等特点,是航空航天、军事和汽车等行业中的首选替代材料。
目前,镁基复合材料中添加的提高其弹性模量的增强体有石墨、氧化铝、碳化硅等纤维、晶须及颗粒。
最近又有研究者发现纳米碳管也是很好的增强体。
    
纳米碳管是石墨中一层或若干层碳原子卷曲而成的笼状“纤维”,内部是空的,外部直径只有几到几十纳米。
纳米碳管的强度是钢的100倍,密度是钢的1/6,导电性好,兼有金属和半导体的性能。
据计算,用纳米碳管做绳索是唯一可以从月球上挂到地球表面而不被自身质量所拉断的绳索。
可见,纳米碳管真是一个好东西。
镁基中加入纳米碳管后可算是“轻上加轻”了,可以阻止裂纹的扩展,从而提高复合材料的韧性。
    
那么,这种纳米碳管愿不愿意与镁基体“和平相处”呢?增强体与镁基体之间相容性的好坏直接影响到复合材料的性能。
一般在纳米碳管表面涂覆金属镀层可以提高纳米碳管与镁基体的相容性。
由此制成的复合材料的抗拉伸强度比纯镁基体提高150%以上,延伸率提高30%以上,平均弹性模量可提高将近80%。
    
但是纳米碳管增强镁基复合材料的制备要求很严格,纳米碳管的加入量也会影响复合材料的具体性能。
只有纳米碳管分散较均匀,经过后续加工得到的复合材料内部材质才能均匀,性能才会得到充分发挥。
如果加入量很大,由于纳米碳管的表面张力会促使它们团聚在一起,而不能均匀分散。

目前,这种技术还不是很完善,各国科学家在通力合作的同时也在暗暗较劲。
无论是在完善现有的技术上,还是在另外研制更加高效的航天材料上,都希望自己能够技高一筹,在航空航天和军事建设中取得优势。


纳米碳管增强镁基复合材料第1张图

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责任编辑:嘉信