發(fā)布時間：2020-06-04 06:41

【摘要】：碳纖維增強鋁基(Cf/Al)復合材料具有比強度、比模量高、設計性強、熱力學性能好等優(yōu)點,受到廣泛關注并廣泛應用于結構材料領域。目前,國內外對制備Cf/Al復合材料的工藝方法進行了一系列的研究。其中,以熱壓法、擠壓鑄造法、真空浸滲法較為常見。通過對現有Cf/Al復合材料的制備工藝進行分析可知,多數現有制備工藝的周期長,操作復雜,碳纖維與基體金屬的反應時間長,碳纖維損傷較大等劣勢。超聲波振動法可以有效的縮短制備時間且操作簡便。因而本文采用超聲振動法制備Cf/Al復合材料。并利用掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和多功能電子拉伸機等對Cf/Al復合材料進行微觀組織和性能進行分析,并對微觀組織的形成機理和力學性能的影響因素進行了研究。研究結果表明:超聲振動在金屬液中傳播時可在局部產生高壓高速液流,利用自制預制體可成功制備碳纖維分散均勻、碳纖維與基體結合良好的Cf/Al復合材料。碳纖維上的預緊應力對于Cf/Al復合材料的制備具有較大影響。預緊應力不同的碳纖維復合材料中孔洞缺陷尺寸隨預緊應力增大呈現先減小后增大的趨勢。預緊應力為4N時,碳纖維可實現均勻分布,其抗拉強度可達243.6MPa。經分析,預緊應力過小使得碳纖維在偏離超聲波產生的金屬液流中心導致超聲波無法均勻作用于碳纖維,無法實現鋁液對碳纖維的浸滲。預緊應力過大則會在基體中發(fā)生纖維聚集,纖維對超聲波的抵抗作用較大,使得鋁液無法浸入部分聚集纖維間隙。而預緊應力為4N時,碳纖維在制備過程中所能在熔融鋁中均勻分散,使鋁液對其間隙進行填充。實驗結果表明,纖維排布對層狀碳纖維增強鋁基復合材料的性能及斷裂方式具有較大影響。沿平行于底層方向拉伸,隨著頂層與底層纖維之間角度按0°、30°、45°、60°和90°變化時,層狀復合材料的抗拉強度呈降低趨勢,0°最高為238.6MPa,對應的斷裂方式由單一纖維拔出向纖維拔出與界面-纖維復合斷裂或界面剝離相結合的斷裂方式轉變。沿垂直于底層方向拉伸,兩層間角度按0°至90°變化時,層狀復合材料的抗拉強度呈增加趨勢,90°最高為160.3MPa,對應的斷裂方式由界面剝離向界面剝離與界面-纖維復合斷裂或纖維拔出相結合的斷裂方式轉變。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB333

【參考文獻】

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本文編號：2696028