[00109893]基于碳纳米管的超强超韧铝合金基复合材料开发研究

项目内容

铝合金及铝基复合材料具有高比强、高比模量、轻质、耐高温、抗氧化、抗腐蚀、耐磨损等特点，目前国内外一般铝合金的强度为300MPa,弹性模量为70Gpa;铝锂合金虽然强度较高可达800MPa,但成本高特别是其厚度方向韧性较差的问题总是难以克服。为解决这类材料的韧性低的问题，国内外普遍采用SiC晶须、AI2O3纤维，及碳（石墨）纤维增强A1合金复合材料，在航空航天、汽车制造等领域中得到成功应用。由于碳纳米管的独特结构与其超强力学性能，用它对铝基复合材料改性处理，理论预测可解决碳纤维增强铝基复合材料中存在的三大问题：1、由于碳纳米管管径为纳米级，其晶格缺陷比碳纤维小得多且其强度大大提高；2、由于碳纳米管长径比可达〉IO’而长度可小到微米级甚至几百个纳米,其复合材料的各向异性会有极大的改善;3、由于碳纳米管直径小，表面积大，表面活性高，其与金属基体间湿润性比碳纤维好，且高温稳定，不易与基体金属反应形成脆性界面-碳纳米管/A1复合材料实验研究表明，在烘结温度下碳纳米管/A1界面不存在界面反应物，理论分析预测，用碳纳米管增强铝合金复合材料，其强度可在1400MPa以上，弹性模量应在200GPa以上，且可保持铝基的高延展性，其性能将接近高性能合金钢。这将大大拓宽铝材在航空、航天、交通运输甚至民用建筑装饰等领域中的应用范围。

应用范围

新型碳纳米管增强铝合金基复合材料可广泛用于飞机非承力和承力构件中的制造，如飞机的起落架、主梁、大应力接头等关键承力构件，还可用于汽车轮毂、门窗框架、顶棚导轨及发动机零部件等。

投资规模和效益分析

投资200万元年产达100吨以上，符合性能要求的大块锻轧复合材料型材或挤压棒管材样品；复合材料的抗拉强度达1400MPa以上，弹性模量>200gGPa,延伸率5>10%,增加投资,将进一步提高质量。

合作方式

合作开发。