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激光粉末床熔融制备的碳纳米管增强AlSi10Mg复合材料的热膨胀行为

DOI：10.1088/2053-1591/ab5b5b 期刊：Materials Research Express 出版年份：2020 更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要： 碳纳米管（CNT）增强铝基复合材料具有良好的尺寸稳定性，是一种具有低热膨胀系数（CTE）的潜力材料。本研究探究了通过激光粉末床熔融（LPBF）工艺制备的、碳纳米管含量为0至2 wt%的CNT/AlSi10Mg复合材料的热膨胀行为。所有样品的热膨胀系数随温度升高而普遍增大。在相同温度下，碳纳米管含量越低，样品的热膨胀系数越小。当碳纳米管含量为2 wt%时，材料达到最佳尺寸稳定性，在300°C时其热膨胀系数降至29.08×10?? °C?1，相比未增强的AlSi10Mg降低了16%?；逯泄璧墓倘苡胛龀鲂形约肮柰绲亩狭训贾铝顺叽缭龀す讨械牟ǘＬ寄擅坠苎鼐О呓绶植?，使硅网络得到加固，因此随着碳纳米管含量的增加，复合材料微观结构更趋稳定，热膨胀系数进一步降低。此外，实验结果与热弹性模型的预测值相符。
作者： L Y Jiang，T T Liu，C D Zhang，K Zhang，T Yang，C C Zhang，W H Liao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究通过激光粉末床熔融技术制备的碳纳米管增强AlSi10Mg复合材料的热膨胀行为，以了解碳纳米管对该复合材料尺寸稳定性的影响。

研究成果

通过激光粉末床熔融（LPBF）工艺制备的AlSi10Mg复合材料中添加碳纳米管（CNTs）可显著降低热膨胀系数（CTE），其中2 wt%的CNTs含量可实现最佳尺寸稳定性。CNTs能稳定基体中的硅网络结构，从而形成更稳定的微观组织并降低CTE。除沉淀与固溶效应显著的温度区间外，实验结果与特纳模型预测高度吻合。

研究不足

该研究未探究碳纳米管含量超过2 wt%的影响。所采用的热弹性模型未考虑材料在加热过程中析出相和固溶体的影响。

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