稀土Pr及热处理对AZ91-TiO 2 @CNTs复合材料的腐蚀性能研究
发布时间：2021-07-12 20:17
碳纳米管（CNTs）因具有高的强度和弹性模量而被广泛应用于改善镁合金的力学性能,而稀土元素通过改善微观组织中各个相的形貌变化和分布也被广泛应用。因此,CNTs和稀土 Pr作为增强相被用于制作镁基复合材料。本文采用TiO2包覆CNTs和粉末冶金法改善CNTs在AZ91镁合金中的分散性及与基体的界面结合强度,并通过添加稀土 Pr和T6热处理来改善AZ91-TiO2@CNTs复合材料的耐腐蚀性能。通过球磨、真空热压烧结制备出了AZ91、AZ91-Pr、AZ91-Pr-1.0 wt.%CNTs、AZ91-Pr-TiO2@xCNTs（x=0.5,1.0 和 1.5 wt.%）,并通过对比分析了微观组织、显微硬度和腐蚀性能变化情况。主要结论如下:（1）在AZ91合金中添加1 wt.%的稀土 Pr和CNTs,合金中的α-Mg相能够得到细化,β-Mg17Al12相有所减少和均匀的在基体的分布,且晶界处存在着少量团聚的CNTs。AZ91-Pr复合材料中形成的稀土金属间化合物为Al11Pr3相。AZ91-Pr（78.2HV）和AZ91-Pr-CNTs（82.4HV）复合材料的显微硬度,相对于基体而言分别提...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．Ｕ７种稀土元素的原子序数及元素符号??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｔｏｍｉｃ?ｎｕｍｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｏｆ?１７?ｒａｒｅ?ｅａｒｔｈ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??
ｍ?ｍｍ?ｍｍ?？ａ＞?ｎ？?ｖｔｍ?ｍｍ?？■＊?ｍａｗ?？？？?ｍａｒ?ｔａｒｎ?ｔｕｒｎ?ｍｍ?ｍｍ?＜ｈｍ１｜??｜剩滅??ｔ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?ｍｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?＜ｍ＞?ｕｎｉ?ｔｓｍ?ｍｍ?ｎｔｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ａｍ?＜？■■?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｋ．?＿＿?＿＿?＿?＿＿?Ｉｎ＊?ａｎ？?ｉｍｒ?ｔｔｗ?ａｔｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?？？？?ａｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ＊?ａｗ?＜ｎｎ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｗｍ?ｍｎ??图１．２碳纳米管的结构图（ａ）单壁碳纳米管，（ｂ）多壁碳纳米管??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ?（ａ）?ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ??ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ??多层碳纳米管相邻管之间的半径均为０．３４?ｎｍ，采用ｓｐ２杂化，与部分石墨??（０００２）面的结构特征一致。由于碳纳米管的杂化特性和长径比，使其具有高模量??和高强度，并在力学性能、导电和传热方面有广泛的应用。Ｘｕ［３Ｇ］等人研宄发现??在聚合物集体中添加单壁碳纳米管（ＳＷＮＴ）可以降低基体的的热膨胀系数，提高??复合材料的热导率达１３０％。同时，研究表明不纯的ＳＷＮＴ降低了复合材料的热??稳定性，不适合作为高温环境下的增强材料。等人报道了单壁碳纳米管的??平均抗拉强度为３０?ＧＰａ，而其杨氏模量的平均值为１００２?ＧＰａ。Ｚｈａｎｇ［３１］等人研??宄发现直径为４０－６０?ｎｍ的多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）作为锂电池的阳极材料，可??提高比容量和良好的循
前期研宄了?Ｍｇ－ＲＥ（Ｙ、Ｃｅ、??Ｇｄ、Ｌａ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｄｙ）二元合金以及?Ｍｇ－Ａｌ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｌｉ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｚｒ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｚｎ－??ＲＥ、Ｍｇ－Ｓｎ－ＲＥ等含三种或三种以上合金元素的高合金的力学性能［４９】，这一系类??研宄表明稀土的添加能有效提高镁合金的力学性能。但是，镁合金具有较差的腐??蚀性能。于是，研宄人员对稀土添加到镁合金中的腐蚀性能也做了详细的研宄，??并对其改善机理进行了分析。??Ｌｍ［５Ｇ＿人采用熔铸法制备了?ＡＭ６０－ＲＥ?（Ｃｅ或Ｌａ）合金，由图１．３可以发现??稀土?Ｃｅ和Ｌａ的添加可以显著提高ＡＭ６０镁合金的耐腐蚀性能，同含量的添加??下稀土?Ｃｅ的腐蚀改性效果最好。??－＿圓＿??＿?圓通??图１．３?ＡＭ和ＡＭ－ＲＥ合金在３．５?ｗｔ．％ＮａＣｌ溶液中浸泡１０天之后去除腐蚀产物的形貌图。??（ａ）整个腐蚀形貌，（ｂ）局部Ｂ区域的腐蚀形貌和（ｃ）局部Ｃ区域的腐蚀形貌??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Foliar application of rare earth elements on soybean（Glycine max（L））:Effects on biometrics and characterization of phytotoxicity[J]. Eduardo S.Rodrigues,Gabriel S.Montanha,Jo?o P.R.Marques,Eduardo de Almeida,Lauren N.M.Yabuki,Amauri A.Menegario,Hudson W.Pereira de Carvalho. Journal of Rare Earths. 2020(10)
[2]改性碳纳米管（CNTs）在水污染处理中的应用及再生研究进展[J]. 于晓彩,于润强,周海林,朱婉婷,廖佳琪,田思瑶,薛碧凝. 大连海洋大学学报. 2020(05)
[3]稀土钆在生物医学中的应用[J]. 王珅君,李亚萍,田启威. 上海师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[4]镁合金材料的应用现状及发展趋势研究[J]. 李昀昊. 世界有色金属. 2019(12)
[5]镁基复合材料研究进展及新思路[J]. 何阳,袁秋红,罗岚,京玉海,刘勇. 航空材料学报. 2018(04)
[6]碳纳米管表面功能化修饰的研究进展[J]. 袁明,吴文焰,张静,张恩立,王杰. 广州化工. 2018(12)
[7]CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备及性能研究[J]. 杨华,潘强,孙姣,王譞,黄周轩,王卓. 真空与低温. 2018(02)
[8]碳纳米管镁基复合材料应用现状与发展前景[J]. 潘强,陈广军,潘会平,刘永利,刘尔玺,杨华. 装备机械. 2018(01)
[9]Microstructure and mechanical properties of Mg-4.0Zn alloy reinforced by NiO-coated CNTs[J]. Qiuhong Yuan,Xiaoshu Zeng,Yanchun Wang,Lan Luo,Yan Ding,Dejiang Li,Yong Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[10]镁合金材料在机器人轻量化上的应用浅析[J]. 王朝辉,贾林,杜文博. 新材料产业. 2016(07)
博士论文
[1]碳纳米管及稀土Pr对AZ91镁合金性能影响研究[D]. 李宁.南昌大学 2019
硕士论文
[1]超支化聚酰胺原位修饰碳纳米管及改性尼龙6的研究[D]. 冯传义.天津科技大学 2017
本文编号：3280590
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．Ｕ７种稀土元素的原子序数及元素符号??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｔｏｍｉｃ?ｎｕｍｂｅｒｓ?ａｎｄ?ｅｌｅｍｅｎｔ?ｓｙｍｂｏｌｓ?ｏｆ?１７?ｒａｒｅ?ｅａｒｔｈ?ｅｌｅｍｅｎｔｓ??
ｍ?ｍｍ?ｍｍ?？ａ＞?ｎ？?ｖｔｍ?ｍｍ?？■＊?ｍａｗ?？？？?ｍａｒ?ｔａｒｎ?ｔｕｒｎ?ｍｍ?ｍｍ?＜ｈｍ１｜??｜剩滅??ｔ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?ｍｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?＜ｍ＞?ｕｎｉ?ｔｓｍ?ｍｍ?ｎｔｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ａｍ?＜？■■?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｋ．?＿＿?＿＿?＿?＿＿?Ｉｎ＊?ａｎ？?ｉｍｒ?ｔｔｗ?ａｔｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?？？？?ａｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ＊?ａｗ?＜ｎｎ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｔｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｍｍ?ｗｍ?ｍｎ??图１．２碳纳米管的结构图（ａ）单壁碳纳米管，（ｂ）多壁碳纳米管??Ｆｉｇ．?１．２?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ?（ａ）?ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｅｄ?ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ?ａｎｄ?（ｂ）?ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ??ｃａｒｂｏｎ?ｎａｎｏｔｕｂｅｓ??多层碳纳米管相邻管之间的半径均为０．３４?ｎｍ，采用ｓｐ２杂化，与部分石墨??（０００２）面的结构特征一致。由于碳纳米管的杂化特性和长径比，使其具有高模量??和高强度，并在力学性能、导电和传热方面有广泛的应用。Ｘｕ［３Ｇ］等人研宄发现??在聚合物集体中添加单壁碳纳米管（ＳＷＮＴ）可以降低基体的的热膨胀系数，提高??复合材料的热导率达１３０％。同时，研究表明不纯的ＳＷＮＴ降低了复合材料的热??稳定性，不适合作为高温环境下的增强材料。等人报道了单壁碳纳米管的??平均抗拉强度为３０?ＧＰａ，而其杨氏模量的平均值为１００２?ＧＰａ。Ｚｈａｎｇ［３１］等人研??宄发现直径为４０－６０?ｎｍ的多壁碳纳米管（ＭＷＣＮＴｓ）作为锂电池的阳极材料，可??提高比容量和良好的循
前期研宄了?Ｍｇ－ＲＥ（Ｙ、Ｃｅ、??Ｇｄ、Ｌａ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｄｙ）二元合金以及?Ｍｇ－Ａｌ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｌｉ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｚｒ－ＲＥ、Ｍｇ－Ｚｎ－??ＲＥ、Ｍｇ－Ｓｎ－ＲＥ等含三种或三种以上合金元素的高合金的力学性能［４９】，这一系类??研宄表明稀土的添加能有效提高镁合金的力学性能。但是，镁合金具有较差的腐??蚀性能。于是，研宄人员对稀土添加到镁合金中的腐蚀性能也做了详细的研宄，??并对其改善机理进行了分析。??Ｌｍ［５Ｇ＿人采用熔铸法制备了?ＡＭ６０－ＲＥ?（Ｃｅ或Ｌａ）合金，由图１．３可以发现??稀土?Ｃｅ和Ｌａ的添加可以显著提高ＡＭ６０镁合金的耐腐蚀性能，同含量的添加??下稀土?Ｃｅ的腐蚀改性效果最好。??－＿圓＿??＿?圓通??图１．３?ＡＭ和ＡＭ－ＲＥ合金在３．５?ｗｔ．％ＮａＣｌ溶液中浸泡１０天之后去除腐蚀产物的形貌图。??（ａ）整个腐蚀形貌，（ｂ）局部Ｂ区域的腐蚀形貌和（ｃ）局部Ｃ区域的腐蚀形貌??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Foliar application of rare earth elements on soybean（Glycine max（L））:Effects on biometrics and characterization of phytotoxicity[J]. Eduardo S.Rodrigues,Gabriel S.Montanha,Jo?o P.R.Marques,Eduardo de Almeida,Lauren N.M.Yabuki,Amauri A.Menegario,Hudson W.Pereira de Carvalho. Journal of Rare Earths. 2020(10)
[2]改性碳纳米管（CNTs）在水污染处理中的应用及再生研究进展[J]. 于晓彩,于润强,周海林,朱婉婷,廖佳琪,田思瑶,薛碧凝. 大连海洋大学学报. 2020(05)
[3]稀土钆在生物医学中的应用[J]. 王珅君,李亚萍,田启威. 上海师范大学学报(自然科学版). 2019(06)
[4]镁合金材料的应用现状及发展趋势研究[J]. 李昀昊. 世界有色金属. 2019(12)
[5]镁基复合材料研究进展及新思路[J]. 何阳,袁秋红,罗岚,京玉海,刘勇. 航空材料学报. 2018(04)
[6]碳纳米管表面功能化修饰的研究进展[J]. 袁明,吴文焰,张静,张恩立,王杰. 广州化工. 2018(12)
[7]CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备及性能研究[J]. 杨华,潘强,孙姣,王譞,黄周轩,王卓. 真空与低温. 2018(02)
[8]碳纳米管镁基复合材料应用现状与发展前景[J]. 潘强,陈广军,潘会平,刘永利,刘尔玺,杨华. 装备机械. 2018(01)
[9]Microstructure and mechanical properties of Mg-4.0Zn alloy reinforced by NiO-coated CNTs[J]. Qiuhong Yuan,Xiaoshu Zeng,Yanchun Wang,Lan Luo,Yan Ding,Dejiang Li,Yong Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2017(05)
[10]镁合金材料在机器人轻量化上的应用浅析[J]. 王朝辉,贾林,杜文博. 新材料产业. 2016(07)
博士论文
[1]碳纳米管及稀土Pr对AZ91镁合金性能影响研究[D]. 李宁.南昌大学 2019
硕士论文
[1]超支化聚酰胺原位修饰碳纳米管及改性尼龙6的研究[D]. 冯传义.天津科技大学 2017
本文编号：3280590
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3280590.html
