Влияние добавок углеродных нанотрубок и оксидных нановолокон на механические свойства композита на основе алюминия

Abstract

С помощью метода порошковой металлургии получен композитный материал на основе алюминиевой матрицы, упрочненной добавками углеродных нанотрубок (УНТ) и оксидных нановолокон (НВ). Для изготовления порошковых смесей использовали низкоэнергетический помол на шаровой барабанной мельнице. Образцы композитного материала получали на установке электроискрового спекания. Анализ микроструктуры композитов показал присутствие в них агломератов нанотрубок и нановолокон. Обнаружена корреляция между плотностью и прочностью на изгиб композитных материалов. Тем не менее, использование низкоэнергетического помола позволяет минимизировать повреждение УНТ и НВ в ходе приготовления смесей и с этой точки зрения предпочтительно для получения композитов с высоким модулем упругости. Показано, что добавки углеродных нанотрубок в количестве 5-12 % масс. позволяют увеличить модуль упругости композитов на изгиб на 30-189 %, а добавки оксидных нановолокон в количестве 5 % масс. – на 78 %

Composite material with aluminum matrix reinforced by carbon nanotubes (CNT) and oxide nanofibers (NF) was made by powder metallurgy method. Powder mixtures were made by low energy milling on drum ball mill. Composite samples were manufactured by spark plasma sintering system. Microstructure analysis showed agglomeration of CNT and NF in composite materials. Correlation between flexural strength and unit mass of composites was revealed. Nevertheless, the use of low energy milling allows minimizing the damage of carbon nanotubes and oxide nanofibers during the preparation of mixtures. From this point of view it is suitable for making composites with high elastic modulus. It was shown that addition of 5-12%wt of CNT can increase flexural modulus by 30-189%. Also was shown that addition of 5%wt of oxide nanofibers increase flexural modulus by 78%