發(fā)布時間：2017-05-16 02:17

  本文關(guān)鍵詞：機械攪拌法制備短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：碳纖維增強鋁基(Cf/Al)復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能,并且被應(yīng)用廣泛。碳纖維與鋁液在制備過程中會發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成A14C3脆性相。當(dāng)溫度低于1000℃時,碳纖維與鋁液的接觸角為135 140°,導(dǎo)致鋁液與碳纖維結(jié)合差,因此考慮在碳纖維表面鍍金屬鍍層來改善其浸潤性和防止碳纖維與鋁液直接接觸發(fā)生反應(yīng)。通過在碳纖維表面電鍍/化學(xué)鍍鎳的方式來改變碳纖維的表面狀態(tài)。制備碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的方式有擠壓鑄造法、真空壓力浸滲法、超聲波振動法等,本文采用液態(tài)機械攪拌的方式制備短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料。碳纖維表面金屬鍍層的質(zhì)量嚴(yán)重影響復(fù)合材料的性能,對電鍍中電流大小、鍍液中硼酸濃度和電鍍時間進行優(yōu)化,電鍍得到的鍍層中鎳(Ni)的質(zhì)量分數(shù)是100%,鍍層平均厚度在1μm以下。對化學(xué)鍍鎳中的鍍液成分進行調(diào)整,加入鍍液穩(wěn)定劑(硫酸鎘),PH穩(wěn)定劑(無水乙酸鈉),增加主鹽(硫酸鎳)的含量及降低還原劑(次磷酸鈉)的含量,使鍍液的使用壽命提高一倍。當(dāng)化學(xué)鍍鎳的時間為40min時,可得到平均厚度為3.7μm的鍍層,隨著鍍覆時間的增加,鍍層與碳纖維的結(jié)合效果增強。鍍層的主要成分是鎳(Ni)和磷(P),其質(zhì)量分數(shù)為4.78%和95.22%。鍍層主要是非晶態(tài)的Ni-P結(jié)構(gòu)。通過對比發(fā)現(xiàn),化學(xué)鍍鎳的碳纖維與鋁液復(fù)合的效果強于電鍍鎳碳纖維�；瘜W(xué)鍍鎳得到的鍍層能改善碳纖維與鋁液的浸潤性,并阻止碳纖維與鋁液的化學(xué)反應(yīng)。文中通過設(shè)計的攪拌裝置制備短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料,部分碳纖維可分布在鋁液中,部分碳纖維在鋁液表面發(fā)生團聚現(xiàn)象。在鋁液中的部分碳纖維出現(xiàn)鍍層脫落現(xiàn)象,這是由于鎳磷復(fù)合鍍層(Ni-P)的熱膨脹系數(shù)高于碳纖維的熱膨脹系數(shù)。鍍鎳后的碳纖維與A356鋁合金進行復(fù)合,發(fā)現(xiàn)碳纖維的鍍層發(fā)生了高溫的晶化。對高溫復(fù)合后剝離的碳纖維與鋁基體分別進行XRD分析,在碳纖維的鍍層上出現(xiàn)了A13Ni相,可知碳纖維Ni-P鍍層與鋁液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。在鋁基體上發(fā)現(xiàn)了Al1.1Ni0.9相及A1P相,說明鋁與Ni-P復(fù)合鍍層發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。對制備的短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料進行XRD分析得到AlNi5.4Si2相和Ni3Si相,說明碳纖維的鍍層與A356鋁合金的界面處有化學(xué)反應(yīng),化學(xué)鍵是主要的界面結(jié)合力。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維 化學(xué)鍍鎳 機械攪拌法 短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB333
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 金屬基復(fù)合材料的定義及應(yīng)用9-14
• 1.1.1 金屬基復(fù)合材料的定義與特點9-11
• 1.1.2 金屬基復(fù)合材料的研究動態(tài)11-12
• 1.1.3 碳纖維增強金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用12-14
• 1.2 碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備方法14-16
• 1.2.1 擠壓鑄造法14
• 1.2.2 擴散粘結(jié)法14-15
• 1.2.3 真空壓力浸漬法15
• 1.2.4 超聲波振動法15-16
• 1.3 Cf/Al復(fù)合材料的界面問題16-17
• 1.4 增強體碳纖維表面涂層的研究17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 實驗材料與方法19-22
• 2.1 實驗材料19
• 2.2 碳纖維表面處理方法19-20
• 2.3 短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料制備方法20
• 2.4 鍍層及復(fù)合材料形貌分析20-21
• 2.5 鍍層及復(fù)合材料物相分析21-22
• 第3章 碳纖維表面金屬化處理分析22-44
• 3.1 碳纖維前處理工藝改進22-24
• 3.1.1 碳纖維去膠處理與優(yōu)化22-23
• 3.1.2 前處理過程及成分23-24
• 3.2 碳纖維的電鍍鎳工藝優(yōu)化及分析24-29
• 3.2.1 碳纖維表面電鍍鎳分析24-27
• 3.2.2 碳纖維表面電鍍鎳鍍層形貌成分分析27-29
• 3.3 碳纖維的化學(xué)鍍鎳工藝優(yōu)化及分析29-37
• 3.3.1 碳纖維表面化學(xué)鍍鎳29-32
• 3.3.2 碳纖維表面化學(xué)鍍鎳工藝優(yōu)化32-35
• 3.3.3 碳纖維化學(xué)鍍鎳及復(fù)合鍍層的原理35-37
• 3.4 碳纖維鎳鍍層厚度及鍍層成分分析37-43
• 3.4.1 鍍層厚度的分析37-40
• 3.4.2 碳纖維鎳鍍層的分析40-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 第4章 短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的制備與分析44-59
• 4.1 Cf/Al復(fù)合材料研究44-50
• 4.1.1 未鍍覆碳纖維與鋁基結(jié)合情況44-45
• 4.1.2 電鍍鎳鍍層與鋁基結(jié)合分析45-47
• 4.1.3 化學(xué)鍍鎳鍍層與鋁基結(jié)合分析47-50
• 4.2 制備短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的工裝設(shè)計50-52
• 4.2.1 機械攪拌裝置的設(shè)計50-51
• 4.2.2 攪拌槳形狀設(shè)計51-52
• 4.2.3 金屬型模具設(shè)計52
• 4.3 短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料的分析52-55
• 4.3.1 短碳纖維增強鋁基復(fù)合材料分析52-54
• 4.3.2 鍍鎳短碳纖維在鋁液中的漂浮性分析54-55
• 4.4 短碳纖維與鋁基體的復(fù)合分析55-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第5章 結(jié)論59-60
• 參考文獻60-64
• 在學(xué)研究成果64-65
• 致謝65

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