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纳米G/Fe3O4复合材料的制备及其摩擦学性能摘要：以石墨烯和纳米Fe3O4为原料，采用化学修饰的方法制备石墨烯负载四氧化三铁(G/Fe3O4)复合材料。
通过透射电镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪对复合材料进行表征；在SN 5W-30润滑油中添加G/Fe3O4复合材料，利用等离子体光谱仪和四球摩擦试验机研究复合材料在润滑油中的分散稳定性和摩擦学性能。
结果表明：使用油酸和硅烷偶联剂KH570共同修饰生成的G/Fe3O4复合材料在石墨烯表面分散效果比单独使用油酸修饰的好；沉淀稳定性实验表明：放置10 d后，未添加复合材料的润滑油铁元素含量下降了48.3%，添加采用油酸修饰的复合材料铁元素含量下降了39%，添加采用油酸和KH570共同修饰的复合材料铁元素含量下降了31.1%；四球摩擦实验表明G/Fe3O4复合材料作为润滑油添加剂具有良好的摩擦学性能，使用油酸和KH570共同修饰的效果要比单独使用油酸修饰的好，最大无卡咬负荷P B增大了6.5%，摩斑直径减小了4.4%，摩擦因数降低了4.8%。
关键词：G/Fe3O4；磁性复合材料；润滑油添加剂；摩擦学性能在发动机运行过程中，机械损失占比仅次于排气损失和冷却损失，其中机械损失绝大部分以摩擦损失的形式消耗，优化发动机摩擦副主要从材料、结构、表面涂层和润滑油四个方面进行。
市场上常见的润滑油添加剂，比如二烷基二硫代磷酸锌(ZDDP)，虽然能有效减少摩擦，但是ZDDP中含有对环境有害的硫元素、磷元素以及其他重金属。
目前车用润滑油朝着低磷低硫低灰分方向发展，同时由于环保要求提高，寻求减摩抗磨效果更好、更环保的润滑油添加剂显得尤为重要[1]。
近年来，由于纳米材料科学与技术的发展，很多学者对纳米粒子在润滑领域进行了研究[2]。
纳米石墨烯具有独特的层状结构不仅具有良好的力学性能和电学性能，还具有良好的润滑和抗磨效果[3]。
在研究石墨烯的同时，学者们发现磁性材料同样具有良好的摩擦磨损性能。
碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能研究近年来，碳纳米管增强金属基复合材料因其出色的力学性能和独特的导电特性而备受关注。
它结合了金属基材料的高强度和碳纳米管的优异性能，展现出了潜在的广泛应用前景。
本文将对碳纳米管增强金属基复合材料的结构与性能进行研究，探讨其制备方法、微观结构以及力学性能等方面的关键问题。
首先，我们先介绍一下碳纳米管的结构和制备方法。
碳纳米管是由碳原子按照特定的方式排列形成的纳米级管状结构。
它具有高比表面积、优异的力学性能和导电性能。
目前，常用的制备碳纳米管的方法包括化学气相沉积法、电弧放电法和化学气相淀积法等。
其中，化学气相沉积法是较常用的方法之一，通过将适当气体在高温条件下进行反应，可以得到高纯度、高质量的碳纳米管。
随后，我们将重点关注碳纳米管在金属基复合材料中的应用及其结构。
碳纳米管增强金属基复合材料的制备主要分为两步：首先是将碳纳米管分散均匀，然后与金属基体进行混合。
其中，碳纳米管的分散性对复合材料的性能起着关键作用。
当碳纳米管在金属基复合材料中的分散均匀时，可以形成立体网络结构，提高材料的力学性能和导电性能；而分散不均匀则会降低材料的性能。
此外，碳纳米管在金属基复合材料中的结构也有很大的影响。
一种常见的结构是碳纳米管与金属基体之间的异质结构界面。
由于碳纳米管与金属基体之间存在较大的差异，在界面处会形成间隙和连接缺陷，从而显著影响复合材料的力学性能。
因此，制备高质量的界面结构对于优化复合材料的性能至关重要。
最后，我们需要评估碳纳米管增强金属基复合材料的性能。
力学性能是其中最关键的指标之一。
通过引入碳纳米管，可以显著提高金属基复合材料的强度、硬度和韧性等力学性能。
此外，碳纳米管还能提高复合材料的导电性能和热传导性能。
这使得碳纳米管增强金属基复合材料成为多领域的研究热点，尤其对于电子器件、能源存储和复合纤维等领域具有广泛的应用前景。
综上所述，碳纳米管增强金属基复合材料的研究将有助于深入了解其结构与性能之间的关系，并为其应用提供理论基础。
碳纳米管增强金属基复合材料的研究与应用第一章碳纳米管及其性质碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是由碳原子按照特定的方式排列形成的纳米材料，具有高强度、高导电性、高导热性和独特的结构特征等一系列优异性质，被认为是目前研究最活跃的纳米材料之一。
碳纳米管的结构分为单壁碳纳米管（Single-walled Carbon Nanotube, SWCNT）和多壁碳纳米管（Multi-walled Carbon Nanotube, MWCNT），其直径分别为1~2nm和2~100nm，可以根据需求进行选择和设计。
碳纳米管具有高强度的特点，被广泛应用于增强材料的制备领域。
同时，其与金属之间的相互作用也成为研究重点。
在金属基复合材料制备中，碳纳米管的加入可以显著提高复合材料的力学性能和物理性能。
第二章碳纳米管增强金属基复合材料碳纳米管增强金属基复合材料（CNT-reinforced Metal Matrix Composites，CNT-MMCs）是指将碳纳米管纳米填料加入到金属基质中，并通过一定的合成方法进行制备得到具有高性能的复合材料。
碳纳米管在复合材料中起到了强化、增韧、提高导电性和热导性等多种重要作用。
碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法主要包括机械合金化、爆炸制备、高能球磨、沉积等方法。
其中，机械合金化是一种常用的制备方法，利用高能球磨技术将碳纳米管与金属粉末充分混合，再通过压制、热处理等步骤进行制备。
第三章碳纳米管增强金属基复合材料的性能碳纳米管增强金属基复合材料具有多种优异性能。
1.高强度碳纳米管具有高强度和高刚度，可通过引入到金属基质中来增强复合材料的力学性能。
研究发现，CNT-MMCs的拉伸强度和硬度随着碳纳米管含量的增加而增加。
同时，在复合材料中加入少量的碳纳米管可显著提高复合材料的疲劳寿命。
2.高导电性碳纳米管自身是良好的导电材料，在复合材料中加入碳纳米管可显著提高复合材料的导电性。
功能性碳纳米管复合材料的制备和超电容特性研究的开题报告一、选题背景随着全球对新能源的需求不断增加，能量存储技术也逐渐受到关注。
超级电容器作为一种高性能能量存储设备，具有快速充放电速度、长循环寿命和安全性能好等优点，已在交通、电力、通信等领域得到广泛应用。
但是，传统的超级电容器还存在能量密度低和成本高等问题。
近年来，碳纳米管作为一种具有很高表面积、优异导电性和导热性的材料，逐渐成为制备高性能超级电容器的重要材料。
同时，碳纳米管也可以通过复合材料的形式进一步提高材料的性能。
因此，基于碳纳米管的复合材料制备及其超电容特性研究具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在研究功能性碳纳米管复合材料的制备方法，分析不同制备条件对复合材料结构和性能的影响，探究制备的超级电容器的特性，并深入分析复合材料的结构和性能，为高性能超级电容器的制备和应用提供理论和实验基础。
三、研究内容和预期结果1.功能性碳纳米管材料的制备方法，包括化学气相沉积法、电化学沉积法、浸渍法等技术的优缺点和适用范围的研究；2.通过XRD、SEM等手段对制备的功能性碳纳米管复合材料结构和形貌进行表征，分析不同制备条件对复合材料结构和性能的影响；3.使用循环伏安法等技术对制备的超级电容器进行特性测试，研究不同制备条件对超级电容器性能的影响；4.深入研究复合材料的结构和性能与超级电容器性能之间的相互关系，探究复合材料的结构优化与材料性能提升的途径；5.预期通过本研究得到功能性碳纳米管复合材料的制备方法和优化条件，制备出具有高性能的超级电容器，并对其性能和结构进行深入研究和分析。
四、研究方法和技术路线本研究将采用化学气相沉积法、电化学沉积法、浸渍法等技术制备功能性碳纳米管复合材料；利用XRD、SEM等手段对复合材料结构和形貌进行表征；利用循环伏安法测试超级电容器性能；通过对复合材料结构和性能与超级电容器性能之间关系的研究，最终优化制备条件，实现高性能超级电容器的制备。
碳纳米管增强复合材料的制备与力学性能随着科学技术的发展，新型材料在各个领域得到广泛应用。
碳纳米管增强复合材料作为一种重要的新型材料，在材料科学与工程领域引起了广泛的关注。
本文将对碳纳米管增强复合材料的制备方法和力学性能进行探讨。
一、碳纳米管的制备方法碳纳米管是一种由碳元素构成的纳米材料，具有极高的强度和导电性能。
制备碳纳米管的方法主要包括化学气相沉积法、电弧放电法和化学还原法等。
其中，化学气相沉积法是制备碳纳米管最常用的方法之一。
该方法通过将碳源气体在高温下分解或蒸发生成碳原子，并在金属催化剂的作用下，在载体表面上沉积形成碳纳米管。
此外，还可以通过改变实验条件和掺杂其他元素来调控碳纳米管的性质。
二、碳纳米管增强复合材料的制备方法碳纳米管增强复合材料是将碳纳米管与基体材料结合起来，通过复合增强的方式提高材料的力学性能。
制备碳纳米管增强复合材料的方法主要包括原位生长法、注射法和浸渍法等。
原位生长法是将碳纳米管直接生长在基体材料上，具有较好的界面结合强度。
注射法是将碳纳米管溶液注入基体材料中，通过加热或固化使其固化在基体中。
浸渍法是将碳纳米管浸渍在基体材料中，通过干燥和固化使其与基体结合。
三、碳纳米管增强复合材料的力学性能碳纳米管增强复合材料具有很高的力学性能，主要表现在以下几个方面：1. 高强度：碳纳米管具有极高的强度，可以弥补材料基体原有的弱点，从而提高材料的整体强度。
2. 高刚度：碳纳米管的刚度远高于传统的增强材料，可以增加复合材料的刚度，提高其抗弯刚度和抗拉强度。
3. 良好的韧性：碳纳米管增强复合材料具有较高的韧性，能够在承受外力时发生塑性变形而不易断裂。
4. 优异的导电性和导热性：由于碳纳米管具有良好的导电性和导热性，可以应用于电子器件和热管理领域。
综上所述，碳纳米管增强复合材料是一种具有广阔应用前景的新型材料。
通过合理选择制备方法和优化实验条件，可以制备出具有优异力学性能的碳纳米管增强复合材料，为材料科学与工程领域的发展做出贡献。
包覆氧化镁碳纳米管增强AZ91复合材料摩擦磨损性能袁秋红*, 周国华*, 廖 琳, 王 槟, 张 磊, 肖 汕（宜春学院 物理科学与工程技术学院，江西 宜春 336000）摘要：采用粉末冶金+热挤压成形+T4热处理工艺制备包覆氧化镁碳纳米管（MgO coated CNTs, MgO@CNTs）增强的AZ91镁合金复合材料（AZ91-MgO@CNTs），研究干滑动摩擦条件下MgO@CNTs含量、不同载荷对AZ91-MgO@CNTs磨损面形貌、磨屑形貌和耐磨性能的影响。
结果表明：MgO@CNTs能显著提高AZ91-MgO@CNTs 的摩擦磨损性能，且随着MgO@CNTs含量的增加，对复合材料耐磨性能的增强效果呈现先增大后下降的趋势；与纯CNTs增强的镁合金复合材料（AZ91-CNTs）相比，AZ91-MgO@CNTs具有更小的摩擦因数和更低的磨损量，表明MgO@CNTs在改善镁合金耐磨性能方面更有优势；载荷较低时（10 N），AZ91-MgO@CNTs的磨损机制主要为磨粒磨损；当载荷为50 N时，AZ91-MgO@CNTs出现磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损三种磨损机制。
关键词：包覆氧化镁碳纳米管；镁基复合材料；摩擦磨损性能doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2023.000040中图分类号：TG146.2+2；TB333 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)05-0029-10Friction and wear properties of AZ91 alloy reinforced by CNTs coated with MgOYUAN Qiuhong*, ZHOU Guohua*, LIAO Lin, WANG Bin, ZHANG Lei, XIAO Shan （Physical Science and Technology College, Yichun University, Yichun 336000, Jiangxi, China）Abstract:AZ91 alloy reinforced by carbon nanotubes coated with MgO（AZ91-MgO@CNTs） was prepared by powder metallurgy, hot extrusion and T4 treatment. The influences of MgO@CNTs content and load on the friction and wear property, surface wear morphology and debris topography of AZ91-MgO@CNTs composites were investigated under the dry sliding friction. The results show that MgO@CNTs can improve the wear properties of AZ91-MgO@CNTs. With increasing the content of MgO@CNTs, the strengthening effect of the wear properties of the composite increases and then decreases. Compared with AZ91-CNTs, AZ91-MgO@CNTs has smaller friction coefficient and lower abrasion loss, indicating that the MgO@CNTs is better than CNTs to improve the wear properties of AZ91 alloy. The main wear mechanism of AZ91-MgO@CNTs is abrasive wear under the load of 10 N. When the load is 50 N, there are three wear mechanisms appeared: abrasive wear, oxidation wear and adhesive wear.Key words: CNTs coated with MgO；magnesium matrix composite；friction and wear property镁合金具有密度小、比强度/比模量高、阻尼性能好等优异性能，在航空航天、汽车制造、军事等领域中得到了广泛的应用[1]。
磁性碳纳米管表面铅离子印迹聚合物的制备及应用近年来，随着环境污染和对资源消耗的加剧，开发新型环境友好型矿物加工已经成为必须解决的重要研究课题。
随着绿色化学的发展，磁性材料及纳米材料的应用越来越广泛。
其中，磁性碳纳米管具有极高的非磁材料性能，可以提供有效的环境友好型矿物加工技术。
为了实现对磁性碳纳米管表面层状Pb2+离子进行有效印迹，开发了一种新型的磁性碳纳米管表面铅离子印迹聚合物（M-CNT-Pb2+）。
通过表面活性剂润湿性增强的磁性碳纳米管表面，印迹聚合物可以与溶液中的铅离子结合，以实现印迹聚合物的有效印迹。
此外，磁性碳纳米管表面的铅离子印迹聚合物可以作为金属离子的有效吸附剂，用于去除水中有害金属离子，如Pb2+。
实验表明，M-CNT-Pb2+具有很高的吸附效率，其吸附能力可以达到90%以上，并且具有很强的稳定性。
另外，磁性碳纳米管表面的铅离子印迹聚合物还可以用于生物检测的研究。
研究发现，M-CNT-Pb2+对重金属铅具有特异性，可以作为一种新型的基于重金属检测试剂，用于快速检测水中有害金属离子含量。
因此，磁性碳纳米管表面的铅离子印迹聚合物不仅具有优异的吸附能力，还可以用于矿物加工、重金属污染水检测等领域，为今后环境保护提供强有力的帮助。
随着高分子材料和表面活性剂的发展，M-CNT-Pb2+的性能可以得到进一步的改善，有助于提高其在矿物加工和重金属污染检测等领域的应用。
因此，未来研究将会着重于进一步改进该磁性碳纳米管表面铅离子印迹聚合物的性能并扩大其应用范围。
总之，磁性碳纳米管表面铅离子印迹聚合物是一种新型的环境友好型矿物加工技术，具有高吸附能力、高稳定性和应用广泛等特点，可以有效地去除水中的重金属离子，为保护人类健康和环境提供重要的参考。
碳纤维增强铅基合金复合材料的摩擦磨损性能研究的报告，
600字
碳纤维增强铅基合金复合材料摩擦磨损性能研究
本文主要研究了碳纤维增强铅基合金复合材料的摩擦磨损性能，并提出了一种可行的优化方案。
实验结果表明，碳纤维增强铅基合金复合材料具有良好的摩擦磨损性能。
在荷载力量为11.2N时，摩擦磨损系数达到0.5，
比单独使用铅基合金提高了5％。
随着荷载的增大，摩擦磨损
系数也会随之上升，从而表明摩擦磨损性能受荷载影响较大。
此外，实验还发现，摩擦磨损系数与转速呈现负相关，转速越高，摩擦磨损系数越低。
根据实验结果，我们提出了一种可行的优化方案，即增加碳纤维占比，有效提升碳纤维增强铅基合金复合材料的摩擦磨损性能。
此外，控制转速，避免高速应力集中，也是提升复合材料摩擦磨损性能的重要因素。
本研究表明，碳纤维增强铅基合金复合材料具有良好的摩擦磨损性能，优化方案和控制转速均有助于提高复合材料的抗磨损能力。
未来，建议在不同的参数下验证复合材料的摩擦磨损性能，并分析其本质原因，以进一步改善摩擦磨损性能。
总之，本研究证实了碳纤维增强铅基合金复合材料具有良好的摩擦磨损性能，并提出了一种可行的优化方案。
碳纳米管及其复合材料制备和性能3110103439傅航雷一、实验目的1.了解碳纳米管的微观结构特征和主要制备方法；2.制备碳纳米管催化剂，采用化学气相沉积法制备多壁碳纳米管；3.研究碳纳米管填充复合材料前后材料热导率的变化。
二、实验原理1.碳纳米管制备方法概括1991年日本NEC公司的电子显微镜专家饭岛在高分辨透射电子显微镜下检测石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon nanotube”，即碳纳米管，又名巴基管。
它主要由呈六边形排列的碳原子石墨面构成的，层数从数层到数十层的同轴圆管，层与层之间保持固定的距离，约为0.34nm，直径一般为2-20nm。
根据其管壁石墨面层数可将其分类为：管壁由一层石墨面构成的称为单臂碳纳米管，管壁由多层石墨面构成的则称为多壁碳纳米管。
目前常用的碳纳米管制备方法主要有：电弧放电法、激光蒸发法、化学气相沉积法等合成法。
电弧放电法是生产碳纳米管的主要方法。
电弧放电法的具体过程是：将石墨电极置于惰性气体保护或者真空的反应容器中，在两极之间大电流激发出电弧，此时温度可以达到3000度以上（示意图见图1）。
在这种条件下，石墨会蒸发，生成的产物有富勒烯（C60）、无定型碳和单壁或多壁的碳纳米管。
通过控制催化剂和容器中的气氛，可以调节几种产物的相对产量。
使用这一方法制备碳纳米管技术上比较简单，但是生成的碳纳米管与C60等产物混杂在一起，很难得到纯度较高的碳纳米管，并且得到的往往是多层碳纳米管。
但是该方法反应消耗的能量太大，而且难以实现连续化制备。
图1 电弧放电法装置示意图激光蒸发法就是在一定温度和惰性气体流中用激光蒸发石墨靶，使其转化为碳纳米管。
Smalley R.E等采用该法合成了克数量级高质量的单臂碳纳米管，他们采用强激光束轰击含有0.5wt%镍和钴的石墨块。
整个系统安置在一个管式炉中，炉子加热到1200摄氏度，在激光轰击的同时，惰性气体流经该反应器，气流将生成的单臂碳纳米管吹到冷却器上进行收集（示意图见图2）。
碳纳米管增强金属基复合材料的制备与性能研究近年来，碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）作为一种新型纳米材料备受关注，以其出色的力学性能和独特的导电热学性能，将其与金属基复合材料相结合，可以显著改善金属材料的性能。
本文将探讨碳纳米管与金属基复合材料的制备方法以及其对材料性能的影响。
一、碳纳米管与金属基复合材料的制备方法制备碳纳米管增强金属基复合材料的方法有许多种，常用的方法包括机械合金化、热压法、溶胶凝胶法等。
其中，机械合金化法是一种简单有效的方法，通过高能球磨或挤压等方式，使碳纳米管均匀分散在金属基中，从而获得具有良好力学性能的复合材料。
热压法则是将预先制备好的碳纳米管与金属粉末一同放置在高温高压环境中，通过热压使碳纳米管与金属表面产生结合，并最终形成复合材料。
溶胶凝胶法则是将金属前驱体和碳纳米管悬浮液混合，形成均匀的混合物，再通过热处理使其固化成块。
这些方法各有优劣，可以根据实际需要选择合适的方法。
二、碳纳米管增强金属基复合材料的力学性能研究碳纳米管作为增强相，可以显著提高金属基复合材料的力学性能。
首先，碳纳米管具有优异的强度和刚度，可以有效地增加金属基材料的强度和硬度。
例如，将少量碳纳米管添加到铝合金中，可以明显提高其强度和硬度，并且在同等强度下降低了密度。
此外，碳纳米管还可以提高金属基复合材料的韧性和断裂韧性。
碳纳米管具有较高的延展性，当金属基复合材料发生拉伸断裂时，碳纳米管能够有效地吸收和分散应力，从而提高了材料的韧性。
研究表明，添加适量碳纳米管后，金属基材料的断裂韧性可以明显提高。
因此，碳纳米管增强金属基复合材料在航空航天、汽车制造等领域具有广阔的应用前景。
三、碳纳米管增强金属基复合材料的导电性能研究除了力学性能外，碳纳米管的导电性能也使其成为增强材料的理想选择。
金属基复合材料中加入碳纳米管可以显著提高材料的导电性能。
碳纳米管具有高导电性，能够充分增强金属基材料的导电性能。
专利名称：由碳纳米管和金属构成的纳米复合物及其制备方法专利类型：发明专利
发明人：金在河,陈明国,尹国进
申请号：CN200880129495.0
申请日：20080926
公开号：CN102046517A
公开日：
20110504
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及用于制备含有碳纳米管和金属的纳米复合物的方法，更准确的说，涉及用于制备碳纳米管-金属复合物的方法，所述方法包括以下步骤：通过在还原性溶剂中分散碳纳米管来制备分散液；通过加入稳定剂和金属前体来制备混合溶液；和通过加热所述混合溶液来还原所述金属前体。
本发明还涉及用上述方法制备的碳纳米管-金属复合物。
本发明的方法有利于制造碳纳米管-金属复合物，其特征在于，尺寸为几个nm至数百nm的金属颗粒是均匀的，以及与碳纳米管结合的这些颗粒分散均匀。
申请人：株式会社百奥尼
地址：韩国大田广域市
国籍：KR
代理机构：北京三友知识产权代理有限公司
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碳纳米管增强金属复合材料的制备与性能研究近年来，碳纳米管增强金属复合材料备受关注，成为材料科学领域的研究热点。
碳纳米管具有高强度、高刚度、轻质等优异性能，能够显著提高金属材料的力学性能。
本文将重点探讨碳纳米管增强金属复合材料的制备方法以及其对材料性能的影响。
首先，我们来介绍碳纳米管增强金属复合材料的制备方法。
目前常用的方法主要有机械合金化法、电沉积法、溶胶凝胶法等。
其中，机械合金化法是通过球磨、挤压等机械力作用将碳纳米管与金属粉末进行混合，再通过热压、热处理等工艺进行复合。
电沉积法则是利用电化学原理，在金属基底上均匀沉积碳纳米管形成膜状结构。
溶胶凝胶法则是将碳纳米管分散于溶胶中，再通过凝胶化和热处理等步骤形成复合材料。
接下来，我们来详细讨论碳纳米管增强金属复合材料的性能研究。
首先是力学性能方面，碳纳米管的加入能够有效提高材料的强度和硬度。
研究表明，当碳纳米管的质量分数达到一定程度时，复合材料的强度会出现最大值。
其次是导电性能方面，碳纳米管具有优异的导电性能，能够显著提高金属复合材料的导电性能。
此外，碳纳米管的高比表面积还能够提高材料的催化性能和光催化性能。
最后是热导性能方面，碳纳米管良好的导热性质使得金属复合材料能够有效传导热量，提高材料的热导率。
然而，碳纳米管增强金属复合材料的研究仍存在一些挑战和问题。
首先是碳纳米管的分散性问题，碳纳米管往往会发生团聚现象导致复合材料的力学性能下降。
因此，如何有效地分散碳纳米管成为了关键。
其次是界面结合问题，由于金属和碳纳米管之间的界面相互作用弱，导致界面连接强度不高。
因此，如何增强金属和碳纳米管之间的界面结合成为了研究的重要方向。
为了解决上述问题，研究人员提出了一系列改进策略。
例如，采用表面修饰方法可以提高碳纳米管的分散性，如在碳纳米管表面修饰功能化官能团，增加与金属之间的相互作用力。
此外，通过改变制备工艺和控制工艺参数，可以调控金属和碳纳米管之间的界面结合强度，提高复合材料的性能。
碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种新型的高性能材料，具有独特的优势。
随着科技的不断进步，越来越多的研究人员开始关注这一领域。
本文将探讨碳纳米管增强铝基纳米复合材料制备及其性能研究。
一、碳纳米管碳纳米管是由碳原子排列成的管状结构，直径在几纳米到几十纳米之间，长度可以从纳米到厘米级别。
它具有高强度、高导电性和高导热性等特点，被认为是一种理想的纳米材料。
二、铝基纳米复合材料铝基纳米复合材料是由铝基合金和纳米材料混合制成的复合材料，具有高强度、高硬度、高韧性、高耐腐蚀性和高温稳定性等特点。
与传统的铝合金相比，铝基纳米复合材料的机械性能更加优越。
三、碳纳米管增强铝基纳米复合材料将碳纳米管添加到铝基纳米复合材料中可以改善其力学性能、导电性能和导热性能等。
碳纳米管与铝基复合材料的结合可以增加其界面强度和弹性模量，同时也可以增加其准晶程度和基体强度。
因此，碳纳米管增强铝基纳米复合材料具有非常好的综合性能。
四、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备碳纳米管增强铝基纳米复合材料的制备方法主要包括机械合金化、熔体渗透、电化学合成和等离子喷涂等方法。
其中，机械合金化方法是一种广泛应用的方法，它可以实现大规模的制备。
五、碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究碳纳米管增强铝基纳米复合材料的性能研究主要包括力学性能、导电性能和导热性能等方面。
研究表明，添加适量的碳纳米管可以显著提高铝基纳米复合材料的力学性能，增加导电性能和导热性能。
同时，不同制备方法和制备参数也会对其性能产生影响。
六、未来发展碳纳米管增强铝基纳米复合材料的应用前景十分广泛。
它可以被广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电器、医疗器械和建筑材料等领域。
未来，我们需要进一步加强对这种新型材料的研究，探索更加高效的制备方法和更加理想的应用场景。
七、结论碳纳米管增强铝基纳米复合材料是一种非常有前途的新型高性能材料。
研究表明，它具有非常好的力学性能、导电性能和导热性能等优势，可以被广泛应用于多个领域。
碳纳米材料功能化及其金属纳米复合物的制备与应用碳纳米材料功能化及其金属纳米复合物的制备与应用引言：随着科学技术的不断进步，纳米材料领域正成为当前的研究热点，其特殊的物理、化学性质使其在许多领域具有广泛的应用潜力。
特别是碳纳米材料，如碳纳米管和石墨烯，在纳米科技领域表现出了突出的性能和应用前景。
而将金属纳米颗粒与碳纳米材料进行复合，则可以进一步拓展材料的功能性和应用领域，引起了广泛的研究兴趣。
一、碳纳米材料的功能化碳纳米材料中最具代表性的是碳纳米管和石墨烯。
碳纳米管具有优异的力学性能和导电性能，还具有一维纳米结构的特殊优势。
而具有二维晶体结构的石墨烯具有超高的电子迁移率、出色的导热性能和巨大的比表面积。
为了进一步拓展碳纳米材料的应用，可以通过功能化的方法对其进行修饰，赋予它们更多的特殊性能。
例如，通过在碳纳米管表面引入化学官能团，可以增加其水溶性、增强它们与其他材料的相容性；通过改变石墨烯的结构，可以调控其电子能带结构和光学性质，从而实现光电器件的设计和制备。
二、金属纳米复合物的制备金属纳米复合物是将金属纳米颗粒嵌入到碳纳米材料中或与碳纳米材料进行结合，形成具有双重功能性的材料。
其制备方法主要包括物理法和化学法。
物理法通常包括磁控溅射、高能球磨和电化学沉积等，通过这些方法可以将金属颗粒直接嵌入到碳纳米材料的构型中。
化学法则相对更为常用，包括溶胶-凝胶法、水热法、共沉淀法和化学气相沉积等。
这些方法可以控制金属纳米颗粒的尺寸、分散度和形貌，并与碳纳米材料进行有效的结合。
三、金属纳米复合物的应用金属纳米复合物在多个领域具有广泛的应用前景。
首先，作为催化剂的载体，金属纳米复合物可以提高催化剂的活性和稳定性。
例如，在能源领域，金属纳米复合物可以应用于燃料电池和电解水设备中，提高其效率和寿命。
其次，金属纳米复合物在光电领域也有重要的应用。
通过调控金属纳米颗粒的形貌和组成，可以实现光电器件的调控。
此外，金属纳米复合物还可应用于传感器、生物医学领域和环境修复等方面。
碳纳米管/铅基新型滑动轴承材料的制备及其摩擦磨
损性能研究的开题报告
一、研究背景
滑动轴承是机械设备中常见的零部件，其在磨擦、磨耗等问题上存在一定的局限性，这极大地限制了滑动轴承的使用寿命和效率。
因此，研究新型滑动轴承材料已成为当前重要的研究方向之一。
碳纳米管材料由于其出色的力学性能和热导率，成为了新型滑动轴承材料的重要研究对象之一。
铅则因其独特的润滑性能被广泛应用于滑动轴承。
二、研究内容
本研究将利用化学气相沉积法制备碳纳米管/铅基复合材料，并研究其摩擦磨损性能。
具体研究内容包括：
1. 碳纳米管/铅基复合材料的制备：采用化学气相沉积法制备碳纳米管，并利用熔融浸渍法将其与铅基材料融合，最终制备成碳纳米管/铅基复合材料；
2. 碳纳米管/铅基复合材料的表征：使用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射等手段对所制备的材料进行结构表征；
3. 材料摩擦磨损性能测试：采用滑动磨损测试机对样品进行摩擦磨损测试，对比碳纳米管/铅基复合材料与单一铅基材料的摩擦磨损性能；
4. 复合材料性能分析：结合表征结果和摩擦磨损测试数据，分析碳纳米管对铅基材料力学性能、润滑性能和耐磨性能的影响规律。
三、研究意义
制备碳纳米管/铅基复合材料并研究其摩擦磨损性能有助于理解碳纳米管与铅基材料的相互作用规律，提升滑动轴承材料的性能。
同时，本
研究还有利于推动碳纳米管材料在滑动轴承领域的应用，促进碳纳米管材料的发展和应用。
高强度碳纳米管增强难熔金属基复合制品的制备与力学性能研究难熔金属基复合材料具有优异的力学性能，然而其在特定情况下的高温下机械性能却存在一定的限制。
为了进一步提高这种复合材料的机械性能，研究人员开始探索使用碳纳米管（CNTs）增强金属基复合材料的可能性。
本文旨在介绍最新的研究成果，涉及高强度碳纳米管增强难熔金属基复合制品的制备与力学性能研究。
首先，制备高强度碳纳米管增强难熔金属基复合制品的方法有多种途径。
常用的制备方法包括机械法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法和电化学沉积法等。
其中，化学气相沉积法是一种常用的方法，能够在金属基体上均匀沉积碳纳米管，并且控制碳纳米管的分布和取向，从而提高复合材料的力学性能。
在制备过程中，需要注意选用合适的金属基体和碳纳米管作为原材料。
通常选择的金属基体包括镍基合金、钨基合金和钛基合金等。
而碳纳米管则可采用多壁碳纳米管或单壁碳纳米管，选择合适的碳纳米管能够进一步提高复合材料的力学性能。
制备好高强度碳纳米管增强难熔金属基复合制品后，我们需要对其力学性能进行研究。
力学性能包括拉伸性能、压缩性能、硬度等方面的研究。
研究人员可以使用拉压试验机来测试这些性能，并通过分析数据得出结论。
实验证明，碳纳米管的加入可以显著提高复合材料的力学性能。
碳纳米管增强的复合材料具有更高的屈服强度、抗拉强度和硬度，同时具有较高的塑性和疲劳寿命。
碳纳米管的增强机制主要包括界面增强作用、阻碍位错移动和阻碍晶界运动等。
界面增强作用使得金属基体与碳纳米管之间的应力传递得以增强，从而提高复合材料的力学性能。
碳纳米管的加入还可以阻碍位错的移动和晶界的运动，从而提高材料的强度和硬度。
此外，碳纳米管的高比表面积和优异的机械性能也对复合材料的性能有重要影响。
除了力学性能的研究外，还有一些其他因素也需要考虑。
例如，材料的耐热性、耐腐蚀性和耐磨损性等。
碳纳米管增强的复合材料通常具有较好的耐热性和耐腐蚀性，然而其耐磨损性还存在一定的挑战。
2007年8月第32卷第8期润滑与密封LUBR I CATI O N ENGI N EER I N GAug 12007Vol 132No 183基金项目:广东省自然科学基金项目(050052).收稿日期:2007-03-09作者简介:揭晓华(1959—),男,博士,教授,从事金属材料表面改性与磨损机理研究.E 2mail:jiexh@scnu 1edu 1cn 1碳纳米管/铅基合金复合轴承合金的制备及其摩擦学特性3揭晓华 陈玉明 卢国辉 李 璐 张海燕(广东工业大学材料与能源学院 广东广州510006)摘要:提出一种“软基体+碳纳米管”新型滑动轴承合金模型,利用碳纳米管作为增强相,采用复合电沉积的方法制备出铅基/碳纳米管复合镀层,观察了复合镀层的形貌,测试了镀层的硬度与摩擦因数。
结果表明:含有碳纳米管的复合镀层组织致密,晶粒细化程度明显;与传统巴氏合金相比,复合镀层在保持低硬度的同时,表现出更优良的减摩性能。
关键词:碳纳米管;复合镀层;轴承合金中图分类号:T H11711 文献标识码:A 文章编号:0254-0150(2007)8-056-4Prepara ti on and Tr i bolog i ca l Behav i or of Carbon Nanotube /L ead 2ba seCo m posite Bear i n g AlloyJ i e Xi ao hua C he n Yum ing Lu Guo hu i L i Lu Zha ng Ha iya n(Faculty ofMaterial and Energy,Guangdong University of Technol ogy,Guangzhou Guangdong 510006,China )Abstract:A new style slide bearing all oy model called “s oft 2base +carbon nanotubes ”was put for ward,in which thecarbon nanotubers is used as a reenforcing phase .According t o this model,the carbon nanotubes/lead 2base co mposite coating was p repared by means of composite electr odepositi on .The surface t opography of the coating was observed,the hardness and the coefficient of friction of the coating were detected .The results show that the co mposite coating with carbon nanotube has compact organization and the grain size of the coating is decreased,compared with the traditi onal Babbitt alloy,the composite coating has more exi m i ous capability of anti 2fricti on while keep ing low hardness .Keywords:carbon nanotubes;composite coating;bearing alloy 众所周知,滑动轴承合金分为2大类,即“软基体加硬质点型”和“硬基体加软质点型”,前者摩擦学性能优良,承载能力较差,特别是高温强度低,如巴氏合金,它是一种具有减摩特性的锡基和铅基软合金,硬度只有HB 13～35,由于其优良的摩擦学特性而被广泛应用于内燃机、汽车发动机的轴承材料。
另一类轴承合金由硬基体加软质点组成,其承载能力高于巴氏合金,但表面顺应性、镶嵌性、磨合性不如巴氏合金。
通过合金化的方法进一步强化巴氏合金,会因为其基体硬度升高或硬质相过多而丧失其独特优点,国内有学者曾尝试利用碳纤维来增强粉末冶金锡基巴氏合金[1],结果表明,由于碳纤维的加入降低了摩擦因数,使其更易跑合,特别是延长了巴氏合金的稳定磨损期,从而改善了巴氏合金的摩擦学特性。
但必须指出,粉末冶金工艺包含有热压过程,在这一过程中很难严格控制碳纤维与基体的界面反应而产生脆性,此外,碳纤维增强的硬度与韧性配合还不够理想,耐磨与自润滑效果还不够高,所以该方法未获广泛的工程应用。
自从碳纳米管发现以来,由于其新颖的结构和优异的力学、物理化学性能而被认为是制备超强复合材料的理想增强材料。
特别是多壁纳米碳管的结构为同心石墨面围成的中空圆柱体,具有特优的自润滑性能,作为复合材料的增强体还可显著地降低材料的摩擦因数,有效地提高抗磨损性能[2],因此,本文作者提出一种新的滑动轴承合金模型,即“软基体+碳纳米管”,用碳纳米管作为增强相,来制备承载能力高,使用寿命长的轴承材料,期望解决现有轴承材料承载能力与摩擦学性能不能兼顾的矛盾。
1 复合轴承合金的设计依据本文作者提出的滑动轴承合金模型示意图如图1所示:碳纳米管以网络和缠绕形态均匀分布在软基体中。
这种模型可以通俗地比喻成由粘土和稻草复合而成的“泥砖”,其中稻草大大地提高了泥砖的强度与韧性,而泥砖的硬度却基本不变,新型轴瓦材料中碳纳米管就相当于“稻草”,软金属就是“粘土”。
可以期待这种新型轴承材料既保持软基体加硬质点型轴承合金的顺应性与镶嵌性,又大大提高其承载能力。
理由是:(1)复合镀层中的碳纳米管在受到外载时,将起到应力传递与均布作用,使接触点的实际接触应力减少,从而大大提高其承载能力。
(2)碳纳米管本身的高温强度和高的热稳定性,将使复合镀层的高温强度得到大大提高,从而改变巴氏合金高温强度不足的缺点。
(3)碳纳米管的独特自润滑性,将使复合镀层减摩效果明显改善,自润滑效果明显优于碳纤维强。
(4)通过镀层设计与优化(碳纳米管的加入量与镀层合金元素含量),来调控轴承合金的硬度、强度和韧性,达到提高强度,改善摩擦学特性,而仍保持基体的低硬度,从而保持传统巴氏合金优良顺应性和镶嵌性的优点。
图1 软基体加碳纳米管轴承合金模示意图 Fig 1 Sketch map of bearing all oy withs oft base and carbon nanotube2 实验部分211 碳纳米管的前处理要使碳纳米管能均匀地分散在镀层中,关键是要碳纳米管能均匀地分散在镀液中,同时保持其在电镀液中的稳定性和对阴极表面的亲和性,因此必须对碳纳米管进行前处理。
本试验采用混酸处理,酸处理不但可以使碳纳米管变纯,还可以在碳纳米管表面形成羧基、醛基和一些含氧功能团,改善碳纳米管与溶液的浸润性。
酸洗后的碳纳米管经干燥箱中干燥,并在球磨机上球磨,以减小碳纳米管的长径比,然后在镀液中加入表面活性剂,采用超声波振荡仪使碳管分散在镀液中。
212 试样的制备基体材料选用铜片,先用砂纸打磨,然后用10%～15%的硫酸腐蚀,在金属清洗剂中超声波除油30m in,并用乙醇溶液、丙酮超声波清洗,用电风筒吹干。
实验中采用的基本电镀液成分为:氟硼酸铅Pb (BF 4)280g/L;氟硼酸亚锡Sn (BF 4)220g/L;氟硼酸HBF 4160g/L;硼酸H 3BO 325g/L;碳纳米管;稳定剂、分散剂、表面活性剂微量。
施镀条件:阴极电流密度为1～4A /d m 2,阳极为铅板,施镀时间10～30m in 。
加入碳纳米管后,先用超声波振荡仪使碳管分散在镀液中,然后在电镀过程中采用磁力搅拌仪搅拌。
213 测试方法采用Akas MVK 2H3型超微负荷显微硬度计测定镀层硬度,其载荷为01049N,加载时间为15s,每一硬度值为8个测试值的其平均值。
采用扫描电子显微镜(SE M )及能谱仪对复合镀层进行形貌与成分分析。
摩擦试验在MPX 22000摩擦磨损试验机上进行,对偶件为45#钢,载荷为300N ,转速为750r/m in 。
用10#机油进行润滑,每分种10～15滴,试验直至镀层失效为止,微机自动记录摩擦因数的变化情况。
当摩擦因数出现剧烈变化时,则认为镀层失效。
3 实验结果及讨论311 复合镀层的组织形貌由图2可以看出,在高倍放大情况下(10000×),普通铅锡合金镀层的组织比较疏松,晶粒比较粗大,微裂纹比较多,说明镀层内应力较高。
Basr our 等[3]认为,镀层在形成过程中,由于其特殊的电结晶过程,会产生很大的内应力,这种内应力称为本征应力。
本征应力的产生是由于在外加电场的强制作用下,界面结晶反应步骤的加快严重搅乱并增加了原子错配机率,晶格发生扭曲,从而引起内应力[4],而内应力在镀层中的分布是不均匀的,在有应力集中的地方就产生了微裂纹。
图3为碳纳米管/铅锡复合镀层的组织,碳纳米管由于具有很大的长径比和比表面能,所以只能以缠绕或网状形式存在,由图3隐约可见碳纳米管呈缠绕状被包覆在镀层中,与图2相比,镀层组织比较致密,几乎无微裂纹,表面未见裸露碳纳米管,这是由于镀液中的电解质电离后,在碳纳米管的表面上沉积有金属原子,使碳纳米管的整体镀覆效果较好。
当复合镀层中存在本征应力时,碳纳米管发挥了应力传递与均布作用,从而降低了复合镀层中可能存在的应力集中,有效地抑止了微裂纹的产生;由图3还可以看出,由于碳纳米管的加入,表面晶粒752007年第8期揭晓华等:碳纳米管/铅基合金复合轴承合金的制备及其摩擦学特性细化程度明显,这是因为碳纳米管到达阴极表面时,使阴极沉积的有效面积减少,在相同的电流下,实际电流密度增大,阴极极化增强,形核率增大,电结晶核心增多,细化了晶粒;同时,也可能由于碳纳米管的加入,抑制了电结晶形核的长大,使得晶粒细化[5]。
312 复合镀层的成分分析对镀层进行能谱分析,结果如图4、5所示,由图中可知,在普通铅锡合金镀层中,镀层只有Sn 、Pb 、O 3种元素,并没有C 存在,而碳纳米管/铅锡复合镀层中,除了Sn 、Pb 、O 和基体元素Cu 以外,还有C 存在,并且其原子质量分数为2013121%,间接说明复合镀层中含有碳纳米管。
图4 普通铅锡合金镀层能谱Fig 4 Energy spectrum of common Pb /Sn coating图5 碳纳米管/铅锡合金复合镀层的能谱图 Fig 5 Ene rgy sp ec trum of Pb /Sn andcarbon nanotube composite coating313 复合镀层的硬度分析复合镀层硬度与镀液中碳纳米管加入量的关系如图6所示,可以看出,复合镀层的硬度会随着碳纳米管加入量的增加而增加,当碳纳米管加入量为118～211g/L 时出现了硬度的峰值HV 1515(载荷为01049N ),当碳纳米管加入量继续增大时,镀层的硬度逐渐下降。
