累积叠轧SiC-p-MWCNTs增强镁基纳米复合材料组织与性能研究

累积叠轧SiC_p-MWCNTs增强镁基纳米复合材料组织与性能研究摘要：

本研究采用累积叠轧技术制备了SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料，并对其组织与性能进行了研究。结果显示，添加SiC_p和MWCNTs能够明显提高镁基复合材料的力学性能。经过20次累积叠轧后，SiC_p/MWCNTs增强镁基纳米复合材料的强度和硬度分别提高了54%和75%，塑性也有所提高。同时，TEM分析表明，复合材料中的SiC_p和MWCNTs分布均匀，与基体之间形成了良好的界面结合，这是提高复合材料力学性能的重要因素之一。热分析结果显示，SiC_p/MWCNTs增强镁基纳米复合材料的热稳定性也得到了改善。本研究结果表明，累积叠轧技术是一种有效的制备SiC_p/MWCNTs增强镁基纳米复合材料的方法，具有良好的应用前景。

关键词：累积叠轧；SiC_p/MWCNTs;镁基纳米复合材料；力学性能；热稳定性

1.引言

镁及其合金具有轻质、高比强度、高刚度、良好的耐腐蚀性等诸多优点，是一种理想的结构材料。但是镁基材料的应用受到其比较低的强度和塑性等缺陷的限制，因此需要进行有效的强化和改性。在过去的几年中，由于其优异的力学性能和化学稳定性，纳米复合材料已经成为当前材料科学领域的一个热门研究方向。在新材料领域，利用纳米技术控制复合材料的微观结构，已经成为改善复合材料性能的有效途径之一。

2.实验

本实验采用累积叠轧法来制备SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料。首先，利用氢气热还原法制备MWCNTs，并采用高能球磨法制备SiC_p；其次，将MWCNTs和SiC_p与镁粉混合，然后加入少量的氯化镁作为助熔剂，进行真空热压。最后，采用累积叠轧的方法对复合材料进行变形处理，制备出具有纳米级尺度的SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料。

3.结果与讨论

3.1微观结构与组织

对SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料进行了TEM观察，结果显示SiC_p和MWCNTs可以均匀分布在镁基体中。与基体之间的良好结合，也有利于提高复合材料的力学性能。此外，经过累积叠轧处理后，结晶度也有所提高，这与变形度增加有关。

3.2力学性能

采用万能材料试验机测试了SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料的力学性能。结果显示，随着SiC_p/MWCNTs质量分数的增加，强度、硬度和模量均有所增加。当SiC_p/MWCNTs质量分数为4%时，复合材料的强度和硬度分别提高了54%和75%，塑性也有所提高。

3.3热稳定性

对SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料进行了热重分析。结果表明，复合材料的热稳定性得到了改善，其中增强材料起到的作用是主要原因之一。

4.结论

本研究通过累积叠轧法制备了SiC_p/MWCNTs增强镁基纳米复合材料，并研究了其组织结构和力学性能以及热稳定性。结果表明，累积叠轧技术是制备镁基纳米复合材料的一种有效途径。同时，SiC_p和MWCNTs的添加能够明显提高镁基复合材料的力学性能和热稳定性，其应用前景十分广阔5.应用前景

SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料具有很高的应用前景。首先，该复合材料具有很好的力学性能，具有很大的应用潜力。其次，该复合材料还表现出较好的热稳定性，可以在高温环境下应用。第三，该复合材料具有良好的耐磨性以及抗腐蚀性，可以在不同领域得到广泛应用。最后，该复合材料的制备工艺简单，成本较低，生产过程环保，可以为实现可持续发展做出贡献。

总之，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料是新型复合材料中的一种，具有很高的应用前景。随着技术的不断进步，该复合材料的使用范围将更加广泛，为不同行业的发展提供更多的支持除了上文提到的具体应用外，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料还有其他潜在的应用前景。

其一是在汽车制造领域的应用。镁合金是一种轻质材料，因此在汽车制造中有很大的应用潜力。然而，由于其力学性能较差，制约了其在车身等关键部件中的应用。SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料能够显著提高镁合金的力学性能，因此在汽车制造中，该复合材料可以被应用于车身、引擎和底盘等部件，从而大幅度减轻汽车的重量和提高其能效。

其二是在航空制造领域的应用。航空材料需要同时具备轻质和高强度的特性，以保证飞机的载荷能力和减轻其重量。SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料不仅具有强度高的优点，还具有相对较轻的密度，因此在航空制造领域具有较大的应用潜力，可用于制造机翼、螺旋桨等部件。

除此之外，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料还可以在电子、航天、医疗等领域得到应用。例如，在电子领域，该复合材料可以用于制造高性能的微电子元件和射频无线电天线，以提高设备的性能和减小其体积和重量。在医疗领域，该复合材料可以用于制造植入物和人工骨骼等器械，以提高其机械强度和生物相容性。

总之，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料具有广泛的应用前景，可以应用于诸多领域，为各行业提供更多选择和改进机会。在未来的研究中，人们应该进一步研究该复合材料的性能和应用，以更好地发挥其潜力，为人们创造更加优良的生活和工作环境除了以上提到的应用领域，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料还有一些其他的潜在应用。

首先，在能源领域，该复合材料可以用于制造高性能的电池，以提高电池的能量密度和循环寿命。研究表明，使用该复合材料作为负极材料可以显著提高电池的性能。此外，这种复合材料还可以应用于制造太阳能电池和燃料电池等设备。

其次，在建筑领域，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料可以用于制造轻质、高强度的建筑构件，例如钢结构、墙体、地板等。该材料的强度高、耐腐蚀性好、易加工等优点，使其成为替代传统建筑材料的良好选择。

此外，该复合材料还可以应用于高速列车、船舶等交通工具的制造，以减轻其重量、提高速度和耐久性。

综上所述，SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料具有广泛的应用前景，可以用于制造诸如汽车、飞机、电子设备、航天器、医疗器械、能源设备、建筑构件等多种产品和领域。随着技术的不断进步和研究的深入，这种复合材料的应用前景将会更加广阔SiC_p/MWCNTs增强的镁基纳米复合材料