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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