選用浙江百年銀工貿有限公司生產的粒徑為30μm?化學成分(質量分數/%)為Al-4.1Mg-0.5Mn-0.16Fe-0.1Cr的5083Al合金粉和日本昭和電工株式會社生產的直徑為150nm?長度為10~20μm的多壁碳納米管為試驗原料，將兩者混合得到CNTs質量分數為2%的CNTs和5083Al混合粉。混合粉經機械混合10h后放入不銹鋼球磨罐中，球料質量比為20∶1，球磨轉速為135r·min-1，球磨8h。將所得到的復合粉體經300MPa冷壓后，在管式爐中進行真空燒結，燒結溫度為570℃，真空燒結時間為1，2，4，6h，然后得到直徑為40mm的坯體。將燒結坯在馬弗爐中420℃保溫30min后，鐓粗至直徑為41mm坯體，再經擠壓變形后得到直徑為8mm?質量分數為2%的CNTs/5083Al復合材料棒材，記作2%CNTs/5083Al復合材料。

按照GB/T 228-2002在復合材料棒材上截取試樣，采用Zwick-100型萬能拉伸機測復合材料的拉伸性能，試樣的標距為25mm，直徑為5mm，應變速率為5×10-3·s-1。采用TY-CS2C型碳硫高速分析儀測2％CNTs/5083Al復合材料中的碳含量。

采用自主研發的試驗裝置對復合材料的界面反應程度進行定量測試，裝置示意如圖1所示，該裝置主要分為三個部分：Ⅰ為直流電解系統；Ⅱ為氣體收集系統；Ⅲ為氣體檢測系統。

測試的基本原理為：在室溫下，利用電解法加速CNTs/Al復合材料(作為陽極)在過量的飽和氫氧化鈉(NaOH)中的溶解，其過程中主要發生以下兩個化學反應

Al4C3 +4H2O+4OH- →4AlO2- +3CH4↑ (1)

2Al+2H2O +2OH- →2Al2-+3H2↑ (2)

將反應產生的氣體收集起來，注入一定量CO氣體作為標定氣體，利用N2000型氣相色譜儀測定CH4的體積，根據CH4與參與界面反應碳的定量關系計算出參與界面反應的CNTs及反應產物Al4C3的質量，其化學反應為

4Al+3C →Al4C3 (3)

Al4C3+4H2O +4OH-→4AlO2- +3CH4↑ (4)

由于室溫下在復合材料的分解過程中CNTs基本不與NaOH發生反應，而過量的飽和NaOH溶液確保了鋁基體和反應產物Al4C3的完全水解，從而保證了生成CH4體積的測試精度。

界面反應程度η的計算公式為

式中：η為參與界面反應CNTs的質量分數，%；m為電解溶解試樣的質量，g；ω為試樣中碳的質量分數，%；VCH4為生成的CH4氣體的體積，L。

由圖2可知，試驗制備的2%CNTs/5083Al復合材料燒結坯和棒材表面均光滑致密?無裂紋。通過碳硫分析儀測出其實際碳質量分數為1.96%。

由圖3可知：當燒結時間從1h延長到6h時，2%CNTs/5083Al復合材料的界面反應程度從5.5%連續增加到24.1%，與燒結時間成一定的線性關系。

由圖4可知：隨著燒結時間的延長，2%CNTs/5083Al復合材料的屈服強度?抗拉強度和楊氏模量呈先增加后降低的趨勢；伸長率呈先降低后持續增加的趨勢；屈服強度和抗拉強度均在燒結2h后達到峰值，分別為408，521MPa；楊氏模量在燒結4h后達到峰值，為90GPa；伸長率在燒結6h后達到峰值，為5.8%。

3.1 楊氏模量與界面反應程度的關系

當燒結時間為1，2，4h時，復合材料的致密化程度得到提高，界面結合強度逐漸增強，所以楊氏模量從79GPa增加到90GPa；當燒結時間達6h時，界面反應程度較大(24.1%)，此時CNTs的結構完整性已受到很大破壞，同時界面反應產物Al4C3的彈性模量比CNTs的小，在這兩種因素的共同作用下，CNTs的增大模量的效率降低，從而導致復合材料楊氏模量的降低。

3.2 強度與界面反應程度的關系

在燒結初期，隨著燒結時間的延長，復合材料的致密化程度得到提高，同時適當的界面反應可提高界面結合強度，增強5083Al基體和CNTs間的載荷傳遞，而此時晶粒并沒有發生明顯長大，因此當燒結時間為1，2h時，復合材料的屈服強度?抗拉強度均增加；當燒結時間為4h時，雖然界面結合強度和載荷傳遞效應進一步增強，但基體晶粒粗化的程度更為明顯，因此復合材料的屈服強度和抗拉強度降低；當燒結時間為6h時，過量的界面反應降低了CNTs的增強效率，同時基體晶粒進一步粗化，從而導致屈服強度和抗拉強度的進一步降低。

3.3 伸長率與界面反應程度的關系

當燒結時間由1h增加到2h時，復合材料的界面反應程度增大，界面結合強度提高，較強的結合界面對裂紋萌生后的偏轉作用較弱，導致復合材料的伸長率略微下降。當燒結時間增加到4，6h時，基體晶粒的粗化效應顯著，復合材料的伸長率增加。