本文關(guān)鍵詞：機(jī)械攪拌法制備短碳纖維增強(qiáng)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(qiáng)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(guò)程中會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成A14C3脆性相。當(dāng)溫度低于1000℃時(shí),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(lái)改善其浸潤(rùn)性和防止碳纖維與鋁液直接接觸發(fā)生反應(yīng)。通過(guò)在碳纖維表面電鍍/化學(xué)鍍鎳的方式來(lái)改變碳纖維的表面狀態(tài)。制備碳纖維增強(qiáng)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(dòng)法等,本文采用液態(tài)機(jī)械攪拌的方式制備短碳纖維增強(qiáng)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(duì)電鍍中電流大小、鍍液中硼酸濃度和電鍍時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化,電鍍得到的鍍層中鎳(Ni)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是100%,鍍層平均厚度在1μm以下。對(duì)化學(xué)鍍鎳中的鍍液成分進(jìn)行調(diào)整,加入鍍液穩(wěn)定劑(硫酸鎘),PH穩(wěn)定劑(無(wú)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(shí)間為40min時(shí),可得到平均厚度為3.7μm的鍍層,隨著鍍覆時(shí)間的增加,鍍層與碳纖維的結(jié)合效果增強(qiáng)。鍍層的主要成分是鎳(Ni)和磷(P),其質(zhì)量分?jǐn)?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(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn),化學(xué)鍍鎳的碳纖維與鋁液復(fù)合的效果強(qiáng)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(rùn)性,并阻止碳纖維與鋁液的化學(xué)反應(yīng)。文中通過(guò)設(shè)計(jì)的攪拌裝置制備短碳纖維增強(qiáng)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(tuán)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(jìn)行復(fù)合,發(fā)現(xiàn)碳纖維的鍍層發(fā)生了高溫的晶化。對(duì)高溫復(fù)合后剝離的碳纖維與鋁基體分別進(jìn)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(shuō)明鋁與Ni-P復(fù)合鍍層發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。對(duì)制備的短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行XRD分析得到AlNi5.4Si2相和Ni3Si相,說(shuō)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(jī)械攪拌法 短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(diǎn)9-11
• 1.1.2 金屬基復(fù)合材料的研究動(dòng)態(tài)11-12
• 1.1.3 碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的應(yīng)用12-14
• 1.2 碳纖維增強(qiáng)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(kuò)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(dòng)法15-16
• 1.3 Cf/Al復(fù)合材料的界面問(wèn)題16-17
• 1.4 增強(qiáng)體碳纖維表面涂層的研究17
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法19-22
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.2 碳纖維表面處理方法19-20
• 2.3 短碳纖維增強(qiáng)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(jìn)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(guò)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(qiáng)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(qiáng)鋁基復(fù)合材料的工裝設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.1 機(jī)械攪拌裝置的設(shè)計(jì)50-51
• 4.2.2 攪拌槳形狀設(shè)計(jì)51-52
• 4.2.3 金屬型模具設(shè)計(jì)52
• 4.3 短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的分析52-55
• 4.3.1 短碳纖維增強(qiáng)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(xiàn)60-64
• 在學(xué)研究成果64-65
• 致謝65

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本文編號(hào)：369390