本文關(guān)鍵詞：表面改性碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備與表征

  更多相關(guān)文章： 短碳纖維 鍍銅 單絲拉伸 力學(xué)性能 摩擦學(xué)性能

【摘要】：近年來,碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料(C_f/Cu復(fù)合材料)因其具有好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和減摩、耐磨性以及低的熱膨脹系數(shù),成為了碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中十分重要的一類。但是,碳纖維與銅基體的潤濕性差,結(jié)合力弱,大大影響了碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料性能的發(fā)揮。因此改善碳纖維與銅基體之間的結(jié)合,制備性能更加優(yōu)異的C_f/Cu復(fù)合材料并對(duì)其在力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能等方面進(jìn)行研究也成為了C_f/Cu復(fù)合材料的重要工作。由于碳纖維與銅粉在混料過程中很容易發(fā)生團(tuán)聚,影響了復(fù)合材料的性能,提高碳纖維在基體中的均勻分散程度在研究碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料中具有重要意義。為了制備能夠在Cu基體中分散均勻的大體積分?jǐn)?shù)的C_f/Cu復(fù)合材料,本文首先采用了電化學(xué)法在短碳纖維表面進(jìn)行了鍍銅處理,再對(duì)碳纖維原絲和鍍銅碳纖維進(jìn)行單絲拉伸和原位拉伸試驗(yàn),考察碳纖維與Cu的結(jié)合強(qiáng)度及觀察其斷裂過程,并制備添加了不同體積分?jǐn)?shù)碳纖維的C_f/Cu復(fù)合材料,研究碳纖維的添加量對(duì)復(fù)合材料硬度的影響,并與純銅在力學(xué)性能和摩擦學(xué)性能上比較二者的差異。得到以下結(jié)論:第一,采用電化學(xué)法,用平行銅片做陰極代替長碳纖維束,得到鍍層均勻光潔的鍍銅短碳纖維,對(duì)碳纖維原絲和鍍銅碳纖維進(jìn)行單絲拉伸試驗(yàn)測定其強(qiáng)度,結(jié)果表明,鍍銅碳纖維拉伸載荷-位移曲線上出現(xiàn)了較大幅度的波動(dòng),這與其表面鍍銅層受力時(shí)發(fā)生不連續(xù)斷裂有關(guān);而且與原絲強(qiáng)度相比,強(qiáng)度并沒有提高,說明碳纖維與銅之間仍然是機(jī)械結(jié)合。第二,分別對(duì)2 V,3 V,4 V,5 V,30 min條件下制備的鍍銅碳纖維采用熱壓燒結(jié)法制備了C_f/Cu復(fù)合材料,對(duì)應(yīng)的碳纖維體積分?jǐn)?shù)分別為46 vol%(試樣1),31 vol%(試樣2),20 vol%(試樣3)和18 vol%(試樣4),再用Cu粉和未經(jīng)包覆的碳纖維直接混合再燒結(jié)制備C_f/Cu復(fù)合材料(試樣5)。通過對(duì)以上五個(gè)試樣在組織均勻性、硬度、致密度和力學(xué)性能上比較,結(jié)果表明,隨著碳纖維含量的增加,復(fù)合材料的硬度先增大后減小;并且,試樣1、2、3、4的性能均優(yōu)于試樣5。第三,初步考察了C_f/Cu復(fù)合材料與Si3N4陶瓷球配副時(shí)的干摩擦學(xué)性能。結(jié)果表明,在干摩擦條件下,C_f/Cu復(fù)合材料的磨損率略高于純銅;但摩擦系數(shù)比純銅的低,并且穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：短碳纖維 鍍銅 單絲拉伸 力學(xué)性能 摩擦學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(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7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 引言10
• 1.2 碳纖維概述10-14
• 1.2.1 碳纖維的性質(zhì)10-11
• 1.2.2 碳纖維的分類11-12
• 1.2.3 碳纖維的發(fā)展與應(yīng)用12-14
• 1.3 金屬基復(fù)合材料14-17
• 1.3.1 復(fù)合材料概論14
• 1.3.2 金屬基復(fù)合材料概況14-15
• 1.3.3 金屬基復(fù)合材料的設(shè)計(jì)原則15-16
• 1.3.4 金屬基復(fù)合材料的制備工藝16-17
• 1.4 碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料17-22
• 1.4.1 碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的發(fā)展與研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4.2 碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制19
• 1.4.3 碳纖維與銅基體的界面以及碳纖維的表面改性19-21
• 1.4.4 碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的研究方向21-22
• 1.5 本論文的研究意義與主要內(nèi)容22-23
• 1.5.1 本論文的研究意義22
• 1.5.2 本論文的主要內(nèi)容22-23
• 第2章 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)方法23-27
• 2.1 試驗(yàn)材料23
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備23-24
• 2.3 試驗(yàn)方案24-27
• 2.3.1 短碳纖維表面鍍銅的試驗(yàn)過程及方法24
• 2.3.2 鍍銅碳纖維單絲拉伸和原位拉伸的試驗(yàn)過程及方法24-25
• 2.3.3 C_f/Cu復(fù)合材料的制備過程及方法25
• 2.3.4 C_f/Cu復(fù)合材料的致密度及力學(xué)性能測試25-26
• 2.3.5 C_f/Cu復(fù)合材料的摩擦試驗(yàn)過程及方法26-27
• 第3章 結(jié)果與分析27-45
• 3.1 碳纖維表面均勻鍍銅工藝的研究27-33
• 3.1.1 電化學(xué)法鍍銅的原理27-29
• 3.1.2 表面鍍銅短碳纖維的物相分析29
• 3.1.3 鍍銅碳纖維的組織形貌29-30
• 3.1.4 不同工藝參數(shù)對(duì)鍍層質(zhì)量的影響30-33
• 3.2 鍍銅碳纖維的力學(xué)性能33-37
• 3.3 短碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料37-43
• 3.3.1 C_f/Cu復(fù)合材料的物相成分37
• 3.3.2 C_f/Cu復(fù)合材料的組織形貌與界面37-40
• 3.3.3 C_f/Cu復(fù)合材料的硬度和致密度40
• 3.3.4 C_f/Cu復(fù)合材料的斷口形貌與強(qiáng)度40-42
• 3.3.5 C_f/Cu復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-45
• 結(jié)論45-46
• 參考文獻(xiàn)46-50
• 致謝50-51
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄51

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 曾立英 ,孫洪志;銅基復(fù)合材料的應(yīng)用[J];稀有金屬快報(bào);2001年11期

2 劉濤;酈劍;凌國平;范景蓮;;顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2004年04期

3 湛永鐘;非連續(xù)增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2005年04期

4 張修慶;徐祖豪;鄧鑒棋;葉以富;;銅基復(fù)合材料的制備方法與工藝[J];熱加工工藝;2007年06期

5 朱玉龍,翟啟杰,黃衛(wèi)華,肖勁,劉學(xué)琴;鋼顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的界面和傳導(dǎo)性[J];特種鑄造及有色合金;2000年01期

6 樓白楊,陳利,樓程華;銅基復(fù)合材料熱敏性的探討[J];云南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2002年S1期

7 湛永鐘,張國定,蔡宏偉;高導(dǎo)電耐磨銅基復(fù)合材料的研究[J];機(jī)械工程材料;2003年11期

8 張紅霞,胡樹兵,涂江平;顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工藝;2005年04期

9 羅賢;楊延清;王含英;劉玉成;原梅妮;陳彥;;銅基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年08期

10 張俊超;劉平;田保紅;任鳳章;;形變?cè)汇~基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2006年08期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋影影;王文芳;吳玉程;;碳-銅基復(fù)合材料的制備和性能分析[A];2011年安徽省科協(xié)年會(huì)——機(jī)械工程分年會(huì)論文集[C];2011年

2 張吉明;謝明;楊有才;李季;陳永泰;崔浩;劉滿門;;Y_2O_3/La_2O_3/Al_2O_3/Cu新型銅基復(fù)合材料研究[A];有色金屬工業(yè)科學(xué)發(fā)展——中國有色金屬學(xué)會(huì)第八屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

3 湛永鐘;張國定;S.Hiroshi;莊應(yīng)烘;周懷營;;界面優(yōu)化對(duì)銅基復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響[A];第三屆廣西青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（自然科學(xué)篇）[C];2004年

4 金永平;項(xiàng)春;崔梁萍;郭斌;;燒結(jié)工藝參數(shù)對(duì)石墨/銅基復(fù)合材料摩擦磨損行為的影響(英文)[A];真空技術(shù)與表面工程——第九屆真空冶金與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

5 楊浩;朱明明;李衛(wèi);;短碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的載流摩擦磨損研究[A];2013廣東材料發(fā)展論壇——戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展與新材料科技創(chuàng)新研討會(huì)論文摘要集[C];2013年

6 尹延國;焦明華;俞建衛(wèi);解挺;劉煜;馬少波;田明;;石墨表面金屬鍍層對(duì)銅基復(fù)合材料摩擦學(xué)性能的影響[A];第八屆全國摩擦學(xué)大會(huì)論文集[C];2007年

7 徐玉松;孫建科;;Al_2O_(3p)彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料研究[A];2000年材料科學(xué)與工程新進(jìn)展（下）——2000年中國材料研討會(huì)論文集[C];2000年

8 李斌;劉貴民;杜建華;;碳納米管增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的性能研究[A];第八屆全國表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（二）[C];2010年

9 秦永強(qiáng);吳玉程;洪雨;王巖;王德寶;王文芳;黃新民;;SiC顆粒增強(qiáng)銅合金的組織與性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

10 宋克興;國秀花;張永振;王旭;張彥敏;;表層Cr_2O_3彌散強(qiáng)化銅基復(fù)合材料電滑動(dòng)摩擦磨損性能研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王德寶;高性能耐磨銅基復(fù)合材料的制備與性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

2 朱建華;復(fù)合電鑄制備顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料工藝及性能研究[D];上海交通大學(xué);2007年

3 冉旭;銅基減摩耐磨復(fù)合材料的制備與性能研究[D];吉林大學(xué);2005年

4 崔照雯;碳納米管、氧化鋁顆粒協(xié)同增強(qiáng)銅基復(fù)合材料及表面涂層[D];北京科技大學(xué);2015年

5 趙錚;顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的爆炸壓實(shí)和數(shù)值模擬研究[D];大連理工大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣婭琳;（TiB_2+α-Al_2O_3）顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的原位反應(yīng)機(jī)理及摩擦磨損性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

2 李東;鈦酸鉛顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 史德璋;碳納米管銅基復(fù)合材料的制備及性能研究[D];青島科技大學(xué);2015年

4 莫飛;氧化鑭增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的摩擦磨損性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

5 靳宇;超順排碳納米管增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備與組織性能分析[D];清華大學(xué);2015年

6 歐陽雯婧;表面改性碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備與表征[D];蘭州理工大學(xué);2016年

7 任闊;納米顆粒增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備工藝及其性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2009年

8 朱曉光;燃燒反應(yīng)原位合成雙相陶瓷增強(qiáng)銅基復(fù)合材料[D];武漢理工大學(xué);2005年

9 李其銳;硅化鉬增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備及摩擦磨損性能研究[D];西安理工大學(xué);2008年

10 王軍紅;ZnO/Cu復(fù)合材料的制備工藝與性能的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：795738