Mechanical properties and interfacial phenomena in aluminum reinforced with carbon nanotubes manufactured by the sandwich technique

Abstract

Recently, a new manufacturing process for the production of metallic matrix composite materials reinforced with carbon nanotubes, known as sandwich technique has been proposed. This technique produces a material comprised of a metallic matrix and a banded structures-layers of multi-walled carbon nanotubes. However, among other issues, the matrix-reinforcement interface and the reinforcement dispersion degree are still open questions. The present study uses field emission scanning electron microscopy and high resolution transmission electron microscopy to probe that the method is capable to achieve a good dispersion of the multi-walled carbon nanotubes with no evidence of carbon nanotubes’ damage. The mechanical properties were measured by tensile and nanoindentation tests; improvements in the elastic modulus, yield and ultimate strengths were found, with respect to the unreinforced material.

Mechanical Behavior of Multiwalled Carbon Nanotube Reinforced 7075 Aluminum Alloy Composites Prepared by Mechanical Milling and Hot Extrusion

“…The applications of CNTs in aluminum metal composites (AMCs) for overcoming the performance limits of conventional materials have been increasingly reported 7,10,11 . This is due to the CNTs capabilities for an effective load transfer from the aluminum matrix during mechanical testing, product of their homogeneous dispersion into the aluminum matrix.…”

Archives of Foundry Engineering

“…The results show that the CNTs and the aluminum matrix have a distinct layer, and the combination interface is flat and regular. No agglomeration or damage occurs, but there are several pores between the interlayers, as shown in Figures 5b and 5c [31]. However, Liu et al [24] used the friction stir method in combination with the hot rolling process to mix and stir the CNTs and the aluminum powder b) a) into a billet and then performed friction stir and hot rolling, as shown in Figure 6.…”

Estudio de las propiedades tribológicas de una aleación de magnesio AZ31B reforzado con nanotubos de carbono

“…Para la síntesis del material compuesto de matriz metálica se usaron nanotubos de carbono de pared múltiple, siguiendo el proceso de caracterización detallado por Isaza et al [18], donde los nanotubos fueron dispersos en una matriz polimérica de alcohol polivinílico (PVA por sus siglas en inglés) para finalmente ser usados en la matriz metálica [19]. Para la dispersión de los CNTs, primero se diluyó el PVA en agua destilada y durante este proceso los CNTs fueron adicionados en porcentajes de 0.25, 0.5 y 1.0.…”

“…El aumento de las propiedades mecánicas del compuesto se da por varios mecanismos tales como: reducción del tamaño de grano debido al nanotubo de carbono, generación y bloque de dislocaciones en las zonas cercanas al refuerzo y por supuesto, la acción del refuerzo [4], [7], [18], [21]. Según el aumento de las propiedades mecánicas y en especial la dureza, los coeficientes de fricción del sistema metal reforzado-metal muestran un comportamiento similar para cada uno de los materiales estudiados, es decir, sus cambios no son significativos; sin embargo, para la muestra reforzada con 1% en peso encontramos un aumento del coeficiente de fricción lo que evidencia adhesión entre el pin y el disco, esto debido a una deformación plástica sufrida por el disco durante el ensayo [23].…”