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大马士革刀不仅外形精美,而且强度,韧性都很高,闻名于世。2006年在古代大马世革刀样品中发现有碳纳米管,并指出铁对碳纳米管生长有催化作用。本课题的灵感来源于大马士革刀,利用油酸作为碳源,纳米铁粉作为基体,采用电火花烧结的方式,制备纳米碳增强铁基复合材料,研究烧结工艺对复合材料结构、形貌及性能的影响,并对增强机理进行探索研究。X射线衍射分析(XRD)表明,80nm和150nm铁粉制备的复合材料有轻微氧化,生成Fe O,500nm和800nm的铁粉制备的复合材料未测出杂质相。X射线光电子能谱分析(XPS)测试分析表明,复合材料中碳成键基本为sp2C-C,这说明该复合材料制备过程中有机物碳转变成石墨类碳。通过Raman测试分析,发现有sp2碳六元环振动的特征峰G峰,有微弱的D峰,说明复合材料中的碳以sp2碳为主。通过对复合材料含碳量的测试发现,500nm复合粉体烧结材料含碳量约为0.6wt.%,800nm复合粉体烧结材料含碳量约为0.7wt.%,不同烧结温度制备的复合材料含碳量差别不大。对复合材料进行扫描电子显微镜(SEM)观察,发现原料铁粉的粒径对复合材料结构有很大影响。随着复合材料烧结温度的增加,复合材料的析出含碳组织从700℃的大的单片层逐渐转变为800℃的棒状,继续升高温度至900和950℃则变为平行排列的层片结构。通过对复合材料萃取物SEM扫描发现,碳在复合材料中以褶皱状的纳米石墨层为主。复合材料致密度都在88.2%-99.8%之间,其中80nm和150nm铁粉制备的复合材料密度较低,这可能与铁粉氧化有关。对复合材料的硬度、拉伸和压缩性能进行测试分析,150nm粉体经700℃烧结制备的复合材料硬度最高达到352.4HV;800纳米粉体经700℃烧结制备的复合材料拉伸强度达到719.3MPa,高于同样条件纯铁材料(409.3MPa)。