鋁基碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為及應(yīng)變率效應(yīng)

王敏潔，沈?qū)⑷A?，陳 彪，近藤勝義，李玉龍

(1.西北工業(yè)大學(xué) 航空學(xué)院，西安710072；2.陜西省沖擊動(dòng)力學(xué)及工程應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安710072； 3.西北工業(yè)大學(xué) 材料學(xué)院，西安710072；4.大阪大學(xué) 接合科學(xué)研究所，日本大阪茨木567-0047； 5.西北工業(yè)大學(xué) 民航學(xué)院，西安710072)

金屬基復(fù)合材料(MMCs)具有比強(qiáng)度和比模量高、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫及耐疲勞性等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。自1991年首次用透射電鏡發(fā)現(xiàn)碳納米管(CNTs)以來[1]，因強(qiáng)度高(最高約為100 GPa)、彈性模量高(最高約為1 TPa)、導(dǎo)熱導(dǎo)電性良好及熱膨脹系數(shù)較低等特性[2]，引發(fā)了科學(xué)界的研究熱潮并成為金屬基復(fù)合材料中最理想的增強(qiáng)相之一。鋁合金因密度小和強(qiáng)度高已被廣泛應(yīng)用于航空航天及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。然而，隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料的比強(qiáng)度和比剛度等力學(xué)性能提出了更高的要求，研究者們期望能通過在金屬材料中摻雜增強(qiáng)相的方式提升材料的力學(xué)性能。作為理想的強(qiáng)化相，CNTs被摻雜到鋁合金中以獲得高性能鋁基復(fù)合材料。1998年，Kuzumaki等[3]首次將多層管壁碳納米管(MWCNTs)添加到鋁基復(fù)合材料中，揭開了CNTs增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料研究的序幕。目前，國內(nèi)外對(duì)鋁基碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料(CNTs/Al)的研究主要集中在材料的制備過程、微觀結(jié)構(gòu)及靜態(tài)力學(xué)行為和微觀強(qiáng)化機(jī)制上。如，上海交通大學(xué)Wei等[4-5]參考貝殼等生物材料設(shè)計(jì)了多尺度復(fù)合構(gòu)型，通過工藝控制制造了性質(zhì)優(yōu)異的CNTs/Al疊層復(fù)合材料，并深入研究了靜態(tài)加載下的微觀變形機(jī)理；……