為改善Cf/Al復(fù)合材料界面結(jié)合狀態(tài),國內(nèi)外進(jìn)行大量基體合金化的研究,而現(xiàn)階段的研究以實(shí)驗(yàn)為主而缺少理論研究。本文采用第一性原理計(jì)算模擬Cf/Al復(fù)合材料界面,探究向Al基體中添加合金Y元素對(duì)界面的影響。針對(duì)模擬結(jié)果優(yōu)選制備了基體中添加Y元素的Cf/Al復(fù)合材料,對(duì)復(fù)合材料微觀組織進(jìn)行SEM、TEM觀察,并對(duì)其橫向拉伸性能、層間剪切性能和彎曲性能進(jìn)行測試,分析其界面結(jié)合狀態(tài)及其對(duì)界面強(qiáng)韌性的影響�；贑ASTEP的計(jì)算表明,Cf/Al界面模型的粘附功計(jì)算值為0.111 J·m-2,其值為正,Cf/Al界面是較穩(wěn)定界面且Al和C之間由于較大界面間距和無缺陷的石墨環(huán)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致兩者之間無明顯的電荷轉(zhuǎn)移。對(duì)于稀土元素Y替換Al原子的Cf/Al界面,其粘附功有較大幅度的提高。從晶格缺陷能的計(jì)算可知,稀土元素Y替換第一層Al原子時(shí)體系最穩(wěn)定,說明了Y更容易向界面偏聚的特性。通過對(duì)比其他合金元素對(duì)Cf/Al界面的影響發(fā)現(xiàn)Y對(duì)界面粘附功的提高程度最大,向基體中添加Y元素對(duì)Cf/Al界面的改善作用最明顯。本文制備了純Al基體的Cf/1199以及基體Y元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1%和3%的Cf/Al-1Y、Cf/Al... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同冷卻時(shí)間的碳纖維表面形貌

圖 1-1 不同冷卻時(shí)間的碳纖維表面形貌[28]a)原始碳纖維；b)冷卻 10min；c)冷卻 20min；d)冷卻 30mint 等[29]利用不同脈沖條件的放電火花等離子燒結(jié)(SPS)制備 30，一定脈沖下會(huì)造成氧化層破裂而在界面生成 Al4C3晶體。圖 l 復(fù)合材料界面的 TEM 照片，使用該方法制備時(shí) Al 為非晶態(tài)而到了 Al 的晶化，同時(shí)也觀察到了 Al4C3相。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文Kachold 等[30]采用高壓模鑄法制備了 27 vol.% Cf/Al 復(fù)合材料且在 750℃預(yù)向 PAN 基碳纖維且獲得完全浸滲，但其抗拉強(qiáng)度對(duì)比基體材料有所降低。圖高壓模鑄法制備 Cf/Al 復(fù)合材料微觀組織，可以看出由于短暫的浸滲和凝固時(shí)沒有 Al4C3生成，但材料中存在未浸滲的區(qū)域，基體和碳纖維的界面有析出相也存在人為引入的缺陷。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]Cf/Mg復(fù)合材料組織和力學(xué)性能及熱膨脹二維各向同性設(shè)計(jì)[D]. 宋美慧.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010

碩士論文
[1]酚醛樹脂表面改性碳纖維界面行為與炭化工藝研究[D]. 張夏明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]Mg含量對(duì)瀝青基碳纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料組織及物理性能的影響[D]. 王晨充.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[3]Cf/Al復(fù)合材料界面顯微組織和缺陷的形成與演化機(jī)制研究[D]. 王平平.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[4]Gr/Al-Mg復(fù)合材料抗熱震與抗燒蝕性能研究[D]. 姜鶴.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[5]Cf/Ti-Al復(fù)合材料的制備及組織和力學(xué)性能研究[D]. 姜國慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3215610