选用浙江百年银工贸有限公司生产的粒径为30μm､化学成分(质量分数/%)为Al-4.1Mg-0.5Mn-0.16Fe-0.1Cr的5083Al合金粉和日本昭和电工株式会社生产的直径为150nm､长度为10~20μm的多壁碳纳米管为试验原料，将两者混合得到CNTs质量分数为2%的CNTs和5083Al混合粉。混合粉经机械混合10h后放入不锈钢球磨罐中，球料质量比为20∶1，球磨转速为135r·min-1，球磨8h。将所得到的复合粉体经300MPa冷压后，在管式炉中进行真空烧结，烧结温度为570℃，真空烧结时间为1，2，4，6h，然后得到直径为40mm的坯体。将烧结坯在马弗炉中420℃保温30min后，镦粗至直径为41mm坯体，再经挤压变形后得到直径为8mm､质量分数为2%的CNTs/5083Al复合材料棒材，记作2%CNTs/5083Al复合材料。

按照GB/T 228-2002在复合材料棒材上截取试样，采用Zwick-100型万能拉伸机测复合材料的拉伸性能，试样的标距为25mm，直径为5mm，应变速率为5×10-3·s-1。采用TY-CS2C型碳硫高速分析仪测2％CNTs/5083Al复合材料中的碳含量。

采用自主研发的试验装置对复合材料的界面反应程度进行定量测试，装置示意如图1所示，该装置主要分为三个部分：Ⅰ为直流电解系统；Ⅱ为气体收集系统；Ⅲ为气体检测系统。

测试的基本原理为：在室温下，利用电解法加速CNTs/Al复合材料(作为阳极)在过量的饱和氢氧化钠(NaOH)中的溶解，其过程中主要发生以下两个化学反应

Al4C3 +4H2O+4OH- →4AlO2- +3CH4↑ (1)

2Al+2H2O +2OH- →2Al2-+3H2↑ (2)

将反应产生的气体收集起来，注入一定量CO气体作为标定气体，利用N2000型气相色谱仪测定CH4的体积，根据CH4与参与界面反应碳的定量关系计算出参与界面反应的CNTs及反应产物Al4C3的质量，其化学反应为

4Al+3C →Al4C3 (3)

Al4C3+4H2O +4OH-→4AlO2- +3CH4↑ (4)

由于室温下在复合材料的分解过程中CNTs基本不与NaOH发生反应，而过量的饱和NaOH溶液确保了铝基体和反应产物Al4C3的完全水解，从而保证了生成CH4体积的测试精度。

界面反应程度η的计算公式为

式中：η为参与界面反应CNTs的质量分数，%；m为电解溶解试样的质量，g；ω为试样中碳的质量分数，%；VCH4为生成的CH4气体的体积，L。

由图2可知，试验制备的2%CNTs/5083Al复合材料烧结坯和棒材表面均光滑致密､无裂纹。通过碳硫分析仪测出其实际碳质量分数为1.96%。

由图3可知：当烧结时间从1h延长到6h时，2%CNTs/5083Al复合材料的界面反应程度从5.5%连续增加到24.1%，与烧结时间成一定的线性关系。

由图4可知：随着烧结时间的延长，2%CNTs/5083Al复合材料的屈服强度､抗拉强度和杨氏模量呈先增加后降低的趋势；伸长率呈先降低后持续增加的趋势；屈服强度和抗拉强度均在烧结2h后达到峰值，分别为408，521MPa；杨氏模量在烧结4h后达到峰值，为90GPa；伸长率在烧结6h后达到峰值，为5.8%。

3.1 杨氏模量与界面反应程度的关系

当烧结时间为1，2，4h时，复合材料的致密化程度得到提高，界面结合强度逐渐增强，所以杨氏模量从79GPa增加到90GPa；当烧结时间达6h时，界面反应程度较大(24.1%)，此时CNTs的结构完整性已受到很大破坏，同时界面反应产物Al4C3的弹性模量比CNTs的小，在这两种因素的共同作用下，CNTs的增大模量的效率降低，从而导致复合材料杨氏模量的降低。

3.2 强度与界面反应程度的关系

在烧结初期，随着烧结时间的延长，复合材料的致密化程度得到提高，同时适当的界面反应可提高界面结合强度，增强5083Al基体和CNTs间的载荷传递，而此时晶粒并没有发生明显长大，因此当烧结时间为1，2h时，复合材料的屈服强度､抗拉强度均增加；当烧结时间为4h时，虽然界面结合强度和载荷传递效应进一步增强，但基体晶粒粗化的程度更为明显，因此复合材料的屈服强度和抗拉强度降低；当烧结时间为6h时，过量的界面反应降低了CNTs的增强效率，同时基体晶粒进一步粗化，从而导致屈服强度和抗拉强度的进一步降低。

3.3 伸长率与界面反应程度的关系

当烧结时间由1h增加到2h时，复合材料的界面反应程度增大，界面结合强度提高，较强的结合界面对裂纹萌生后的偏转作用较弱，导致复合材料的伸长率略微下降。当烧结时间增加到4，6h时，基体晶粒的粗化效应显著，复合材料的伸长率增加。