航天用碳纳米管增强铝合金复合材料的力学与阻尼性能
Mechanical Properties and Damping Capacity of CNT Reinforced Aluminum Maxtrix Composites
黄静宏 1邹仁珍 2陈航 2朱帅 3江燕 3范根莲 1谭占秋 1李志强 1张荻1
作者信息
- 1. 上海交通大学 金属基复合材料国家重点实验室 材料科学与工程学院,上海 200240
- 2. 上海机电工程研究所,上海 201109
- 3. 上海航天设备制造总厂有限公司,上海 200245
- 折叠
摘要
碳纳米管(CNT)作为增强体的铝基复合材料(CNT/Al)具有轻质、高强、高模量、易加工的性能优势,用作轻量化材料在航天航空领域具有巨大的应用前景.为了获得兼顾其力学性能和阻尼性能的轻量化结构材料,采用叠片粉末冶金与合金化方法制备了质量分数为1.5%CNT/2A12复合材料,并研究了不同时效条件下的力学性能与阻尼性能.在130℃时效6～14 h时,复合材料具有最佳的拉伸强度与延伸率,抗拉强度最高可达595 MPa(时效12 h),延伸率最高可达14.0%(时效8 h).复合材料的阻尼在0～180℃时变化不大,其在0.005左右,180～300℃时明显提高,300℃时可达0.05,阻尼性能受时效时间影响不大.复合材料的储存模量随测试温度升高而下降,在180～300℃时随振动频率升高而升高.时效条件为130℃-8 h时,质量分数1.5%CNT/2A12复合材料性能兼具良好的力学性能与阻尼性能.
Abstract
Carbon nanotube(CNT)reinforced aluminum matrix(CNT/Al)composites have the advantages of light weight,high strength,high modulus,and easy processing,and have a great application prospect in the aerospace field as lightweight materials.In order to obtain a lightweight structural material with both good mechanical properties and perfect damping capacity,the 1.5%(mass fraction)CNT/2A12 composite is prepared by flake powder metallurgy and elemental alloying.When the composite is aged at 130℃for 6～14 h,it exhibits high tensile strength and good ductility.The tensile strength is up to 595 MPa at 12 h of aging,and the elongation is up to 14.0%at 8 h of aging.The damping capacity of the composite is about 0.005 at 0～180℃,but significantly increases at 180～300℃,reaching 0.05 at 300℃.The damping capacity is hardly affected by the aging time.The storage modulus of the composite decreases when the test temperature increases,and increases at 180～300℃when the vibration frequency increases.Taking the overall properties into consideration,at 130℃and 8 h,the 1.5%(mass fraction)CNT/2A12 composite has the optimal mechanical properties and damping capacity.
关键词
CNT/2A12复合材料/热处理/力学性能/阻尼性能/储存模量Key words
CNT/Al composite/heat treatment/mechanical property/damping capacity/storage modulus引用本文复制引用
基金项目
国家自然科学基金(52171143)
国家自然科学基金(52192592)
国家自然科学基金(52192595)
中国航天科技集团公司第八研究院产学研合作基金(USCAST2022-01)
出版年
2024
国家科技期刊平台
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