研究目的
通过激光表面熔覆技术用碳纳米管对铝合金进行表面改性，以提高其硬度等材料性能。
研究成果
铝粉中添加多壁碳纳米管（MWCNT）可增强激光能量吸收，从而形成硬度更高的改性深层。该研究成功证明了通过激光选区熔化（LSM）技术，无需生成Al4C3相即可利用多壁碳纳米管作为铝基复合材料的增强体。
研究不足
该研究未观察到Al4C3的形成，表明在激光烧结过程中多壁碳纳米管（MWCNTs）未与熔融铝基体发生反应。激光加工过程中产生的高温可能使部分MWCNTs转变为其他碳的同素异形体。
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采用激光表面熔覆技术在铝合金表面复合碳纳米管改性
DOI：10.1016/j.surfcoat.2019.124930
期刊：Surface and Coatings Technology
出版年份：2019
更新时间：2025-09-16 10:30:52
摘要：
碳纳米管（CNTs）可作为金属基复合材料的优异增强相，尤其适用于以铝或铝合金为基体的复合材料。通过激光表面熔覆（LSM）工艺对材料进行表面改性可提升硬度及其他性能，该工艺利用激光束将基体材料与合金元素或增强相添加剂共同熔化。本研究中，采用静电吸附法将多壁碳纳米管（MWCNTs）与铝粉混合，随后将混合粉末在6061铝合金基体表面进行激光熔覆。通过铝/MWCNTs与基体的共熔、稀释及再凝固过程，获得了改性基体表面。通过不同LSM参数制备的改性层采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、场发射扫描电子显微镜（FEG-SEM）、X射线衍射（XRD）和拉曼光谱（RS）进行表征，并通过维氏显微硬度测试评估其力学性能。结果表明：铝粉中MWCNTs的存在提高了激光能量吸收效率，形成更深的改性层，其中Si颗粒均匀析出并提升了硬度。未检测到Al4C3相的形成，证实MWCNTs在LSM过程中未与熔融铝基体发生反应。
作者：
L.A. Ardila-Rodríguez，D.N. Travessa，B.R.C. Menezes，L.A. Pereira，R.J. Takahashi，A.C. Oliveira
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