利用化學(xué)鍍技術(shù)在短炭纖維（short carbon fiber, SCF）表面鍍鎳,制備鎳層包覆的炭纖維（SCF-Ni）。采用濕混法將不同含量的鍍鎳短炭纖維（SCF-Ni）與鋁硅合金粉（Al-Si）均勻混合,用放電等離子燒結(jié)技術(shù)（SPS）制備鍍鎳炭纖維增強鋁基復(fù)合材料（SCF-Ni/Al-Si復(fù)合材料）。通過SEM觀察炭纖維和復(fù)合材料的組織與形貌;用XRD分析復(fù)合材料界面物相,探究SCF-Ni質(zhì)量分數(shù)對復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨SCF-Ni含量增加,SCF-Ni/Al-Si復(fù)合材料密度下降,硬度增加,室溫抗拉強度先升高后降低,在SCF-Ni質(zhì)量分數(shù)為9%時達到最大值152 MPa,較Al-Si基體的抗拉強度（90 MPa）提升了68%。 

【文章來源】：粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2020,25(02)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

炭纖維表面的鍍層厚度和EDS元素分析

對SCF-Ni/Al-Si復(fù)合材料內(nèi)部單根纖維進行掃描電鏡觀察，如圖4所示，黑色部分是炭纖維，炭纖維周圍光亮的一圈是鍍鎳層。由SEM-mapping結(jié)果可知，SCF-Ni/Al復(fù)合材料主要由Al,Si,C,Ni,P和O元素組成，其中Al和Si元素來自基體，分布在炭纖維以外的區(qū)域，占絕大部分面積，C元素來自增強體炭纖維；Ni元素主要分布在炭纖維的周圍；P元素也主要分布在炭纖維的四周，少量分布在基體中；O元素毫無規(guī)律地彌散分布在整個區(qū)域。從圖2可以看出鍍層中氧元素的含量較高，該氧元素可能是由鍍層引入的。從整體來看，炭纖維表面的Ni鍍層依舊存在，阻礙炭纖維與鋁基體直接接觸。圖4 SCF-Ni/Al-Si復(fù)合材料的面掃描圖

在掃描電鏡下測量鍍層的厚度，結(jié)果如圖2(a)所示，可以看到在本次實驗中炭纖維表面的鎳鍍層的厚度為200～400 nm。此外，如圖2(b)所示，鍍鎳炭纖維表面的能譜分析顯示該鍍層由C,O,Ni和P四種元素組成，表明Ni成功地鍍覆在炭纖維的表面上。并且鍍層中不僅含有Ni、P元素，還有O元素，可以從鎳沉積在炭纖維表面的形核機理來解釋。炭纖維在粗化處理后，其表面富集了大量的—COOH,—OH和—O等活性基團，這些活性基團在敏化和活化過程中吸附Sn-Pd離子形成活性的形核中心，促進Ni2+在纖維表面沉積。檢測結(jié)果顯示鍍層O含量高，可能是由—COOH等活性基團殘留在鍍層表面所導(dǎo)致。圖2 炭纖維表面的鍍層厚度和EDS元素分析

【參考文獻】：
期刊論文
[1]放電等離子燒結(jié)新技術(shù)新材料研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 韓翠柳,沈?qū)W峰,王衍,楊新宇,潘亞飛,張久興.  航空制造技術(shù). 2019(22)
[2]連續(xù)碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的研究與發(fā)展[J]. 劉藝,王華.  熱加工工藝. 2019(10)
[3]表面鍍Ni碳纖維增強Cu基復(fù)合材料的制備和表征[J]. 賈建剛,高昌琦,劉第強,季根順,薛向軍,郭鐵明,郝相忠.  材料導(dǎo)報. 2018(14)
[4]碳纖維增強鋁基復(fù)合結(jié)構(gòu)抗彎強度研究[J]. 丁廣志,王斌華.  裝備制造技術(shù). 2018(02)
[5]Ni-P-Cf化學(xué)復(fù)合鍍層性能的試驗研究[J]. 張偉超,陳可,肖茂華,張海軍,馬詩雨,王帥.  熱加工工藝. 2016(24)
[6]碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的研究進展[J]. 楊波,于杰.  熱加工工藝. 2016(08)
[7]金屬基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展[J]. 陳舸.  橡塑技術(shù)與裝備. 2016(08)
[8]碳纖維預(yù)制體表面PyC/SiC復(fù)合涂層制備及其對Cf/Al復(fù)合材料性能的影響（英文）[J]. 周計明,鄭武強,齊樂華,馬玉欽,衛(wèi)新亮,周元彪.  稀有金屬材料與工程. 2015(08)
[9]碳纖維金屬化鍍鎳的研究進展[J]. 葉偉,徐劉碗,嚴仁杰,徐衛(wèi)軍.  科技視界. 2015(13)
[10]碳纖維表面改性研究進展[J]. 劉保英,王孝軍,楊杰,丁濤.  化學(xué)研究. 2015(02)

碩士論文
[1]短碳纖維表面處理及粉末冶金法制備Cf/Al復(fù)合材料的研究[D]. 盧文成.鄭州大學(xué) 2011
[2]短碳纖維表面金屬化及其銅基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 蘇青青.上海交通大學(xué) 2010



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