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Structure optimization for improving the strength and ductility of heterogeneous carbon nanotube/Al–Cu–Mg composites

Ma K., Liu Z. Y., Liu Kun, Chen X-Grant, Xiao B. L. et Ma Zheyuan. (2021). Structure optimization for improving the strength and ductility of heterogeneous carbon nanotube/Al–Cu–Mg composites. Carbon, 178, p. 190-201.

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Disponible sous licence Creative Commons Attribution Non-commercial No Derivatives.

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URL officielle: https://dx.doi.org/doi:10.1016/j.carbon.2021.03.00...

Résumé

Heterogeneous carbon nanotube (CNT)/Al–Cu–Mg composites, consisting of ductile zones (DZs) free of CNTs and brittle zones (BZs) rich of CNTs, were fabricated in powder metallurgy route. It was shown that the grain size and width of the DZs in the heterogeneous composites could be controlled by high energy ball milling (HEBM) on additional Al–Cu–Mg alloy powders. Appropriate grain refinement in the DZs and a medium DZ width were identified to be beneficial for improving the strength-ductility. Under the optimized condition, a heterogeneous CNT/Al–Cu–Mg composite exhibited 88% increase in the elongation and 2% increase in the tensile strength compared to the uniform composite. Although the yield strength of the heterogeneous composite was lower than that of the uniform composite, the appropriate grain refinement in the DZs was good for alleviating the low yield phenomenon. Furthermore, the abundant grain boundaries could reduce the local slip bands passing through the DZs, which could significantly relax the stress concentration of the BZs. As a result, the medium width DZs could contribute more to the plastic deformation, thereby further improving the strength-ductility. Finally, a model was proposed to assist the design of the heterogeneous structure parameters. The calculated optimized DZ size was in accordance with the DZ width of the heterogeneous composite with the best strength-ductility.

Type de document:Article publié dans une revue avec comité d'évaluation
Volume:178
Pages:p. 190-201
Version évaluée par les pairs:Oui
Date:30 Juin 2021
Sujets:Sciences naturelles et génie > Génie
Sciences naturelles et génie > Génie > Génie des matériaux et génie métallurgique
Sciences naturelles et génie > Sciences appliquées
Département, module, service et unité de recherche:Départements et modules > Département des sciences appliquées > Module d'ingénierie
Mots-clés:Carbon nanotube, Al matrix composite, Heterogeneous, Mechanical property, Nanotube de carbone, Composite à matrice Al, Hétérogène, Propriété mécanique
Déposé le:22 juin 2021 18:38
Dernière modification:22 juin 2021 18:38
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