【摘要】：本文通過添加不同含量的鍍銅碳纖維,采用液態(tài)攪拌鑄造法成功的制備出含不同碳纖維體積分數(shù)的短碳纖維增強鋁基復合材料。通過金相顯微鏡、維氏硬度測試、掃描電子顯微鏡、拉伸試驗、油浸和阿基米德原理等檢測方法,對碳纖維含量、熱處理工藝以及擠壓工藝對短碳纖維增強鋁基復合材料微觀組織、物理性能及力學性能的影響進行了深入研究。 通過對碳纖維表面鍍銅,解決了碳纖維和2024鋁合金基體的潤濕性和界面反應問題。通過采用并使用1%的硼酸熔液對鍍銅碳纖維表面進行浸泡處理,解決了復合材料制備過程中的高溫氧化的問題。 通過對熔體攪拌槳和熔配爐的改造設計,增加了向熔體中添加短碳纖維的速度,改善了短碳纖維在基體中的分布,避免了碳纖維添加過程中出現(xiàn)的高溫灼傷、熔滴飛濺等危險。通過分析不同參數(shù)對復合材料微觀組織和微觀缺陷的影響,發(fā)現(xiàn)了攪拌溫度、攪拌時間、攪拌速度及保溫時間等工藝參數(shù)對復合材料的微觀組織、物理性能和力學性能的影響規(guī)律,確定了復合材料的最佳攪拌鑄造制備工藝：碳纖維添加溫度為760℃,攪拌時間為10min,攪拌速度為2500r/min,保溫時間為1Omin,澆注溫度在690-720℃之間。采用此工藝制備的短碳纖維增強2024鋁基復合材料碳纖維分散均勻,與基體結合良好。 短碳纖維增強鋁基復合材料鑄態(tài)組織的氣孔率比較高,密度和致密性相對比較低。熱擠壓致密化沒有改變碳纖維在鋁合金基體中的分布及碳纖維與基體的結合,但組織中的缺陷明顯下降。小尺寸氣孔焊合并消失,大尺寸的氣孔發(fā)生了明顯的塌陷。復合材料的密度接近于2024合金,致密度明顯得到改善,碳纖維體積分數(shù)對致密度的影響明顯減輕。 無論熱處理與否,碳纖維的增加都提高了復合材料的硬度。復合材料硬度硬度隨著碳纖維體積分數(shù)的增加呈先升后降趨勢。當材料中含有1%Cf時,復合材料具有最高的強度和硬度。碳纖維的復合使復合材料的彈性模量得到了明顯的增加,復合材料的彈性模量均高于基體合金,而且隨著碳纖維體積分數(shù)的增加而增加。
[Abstract]:%E6%9C%AC%E6%96%87%E9%80%9A%E8%BF%87%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E4%B8%8D%E5%90%8C%E5%90%AB%E9%87%8F%E7%9A%84%E9%95%80%E9%93%9C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%2C%E9%87%87%E7%94%A8%E6%B6%B2%E6%80%81%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%93%B8%E9%80%A0%E6%B3%95%E6%88%90%E5%8A%9F%E7%9A%84%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%87%BA%E5%90%AB%E4%B8%8D%E5%90%8C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E4%BD%93%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%95%B0%E7%9A%84%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99.%E9%80%9A%E8%BF%87%E9%87%91%E7%9B%B8%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%2C%E7%BB%B4%E6%B0%8F%E7%A1%AC%E5%BA%A6%E6%B5%8B%E8%AF%95%2C%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%2C%E6%8B%89%E4%BC%B8%E8%AF%95%E9%AA%8C%2C%E6%B2%B9%E6%B5%B8%E5%92%8C%E9%98%BF%E5%9F%BA%E7%B1%B3%E5%BE%B7%E5%8E%9F%E7%90%86%E7%AD%89%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%96%B9%E6%B3%95%2C%E5%AF%B9%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%90%AB%E9%87%8F%2C%E7%83%AD%E5%A4%84%E7%90%86%E5%B7%A5%E8%89%BA%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E6%8C%A4%E5%8E%8B%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%AF%B9%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%2C%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%8F%8A%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E6%80%A7%E8%83%BD%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E4%BA%86%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%A0%94%E7%A9%B6.%0D%0A%0D%0A%09%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%AF%B9%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E9%95%80%E9%93%9C%2C%E8%A7%A3%E5%86%B3%E4%BA%86%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%92%8C2024%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%9A%84%E6%B6%A6%E6%B9%BF%E6%80%A7%E5%92%8C%E7%95%8C%E9%9D%A2%E5%8F%8D%E5%BA%94%E9%97%AE%E9%A2%98.%E9%80%9A%E8%BF%87%E9%87%87%E7%94%A8%E5%B9%B6%E4%BD%BF%E7%94%A81%25%E7%9A%84%E7%A1%BC%E9%85%B8%E7%86%94%E6%B6%B2%E5%AF%B9%E9%95%80%E9%93%9C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E6%B5%B8%E6%B3%A1%E5%A4%84%E7%90%86%2C%E8%A7%A3%E5%86%B3%E4%BA%86%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%88%B6%E5%A4%87%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%AB%98%E6%B8%A9%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98.%0D%0A%0D%0A%09%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%AF%B9%E7%86%94%E4%BD%93%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%A1%A8%E5%92%8C%E7%86%94%E9%85%8D%E7%82%89%E7%9A%84%E6%94%B9%E9%80%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%2C%E5%A2%9E%E5%8A%A0%E4%BA%86%E5%90%91%E7%86%94%E4%BD%93%E4%B8%AD%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E7%9A%84%E9%80%9F%E5%BA%A6%2C%E6%94%B9%E5%96%84%E4%BA%86%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%9C%A8%E5%9F%BA%E4%BD%93%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%88%86%E5%B8%83%2C%E9%81%BF%E5%85%8D%E4%BA%86%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E5%87%BA%E7%8E%B0%E7%9A%84%E9%AB%98%E6%B8%A9%E7%81%BC%E4%BC%A4%2C%E7%86%94%E6%BB%B4%E9%A3%9E%E6%BA%85%E7%AD%89%E5%8D%B1%E9%99%A9.%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%88%86%E6%9E%90%E4%B8%8D%E5%90%8C%E5%8F%82%E6%95%B0%E5%AF%B9%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%E5%92%8C%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BC%BA%E9%99%B7%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%2C%E5%8F%91%E7%8E%B0%E4%BA%86%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%B8%A9%E5%BA%A6%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%97%B6%E9%97%B4%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%8F%8A%E4%BF%9D%E6%B8%A9%E6%97%B6%E9%97%B4%E7%AD%89%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%8F%82%E6%95%B0%E5%AF%B9%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%2C%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%92%8C%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E6%80%A7%E8%83%BD%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%E8%A7%84%E5%BE%8B%2C%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E4%BA%86%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E6%9C%80%E4%BD%B3%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%93%B8%E9%80%A0%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%B7%A5%E8%89%BA%EF%BC%9A%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E4%B8%BA760%E2%84%83%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%97%B6%E9%97%B4%E4%B8%BA10min%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%80%9F%E5%BA%A6%E4%B8%BA2500r%2Fmin%2C%E4%BF%9D%E6%B8%A9%E6%97%B6%E9%97%B4%E4%B8%BA1Omin%2C%E6%B5%87%E6%B3%A8%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E5%9C%A8690-720%E2%84%83%E4%B9%8B%E9%97%B4.%E9%87%87%E7%94%A8%E6%AD%A4%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%9A%84%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA2024%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%88%86%E6%95%A3%E5%9D%87%E5%8C%80%2C%E4%B8%8E%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%BB%93%E5%90%88%E8%89%AF%E5%A5%BD.%0D%0A%0D%0A%09%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E9%93%B8%E6%80%81%E7%BB%84%E7%BB%87%E7%9A%84%E6%B0%94%E5%AD%94%E7%8E%87%E6%AF%94%E8%BE%83%E9%AB%98%2C%E5%AF%86%E5%BA%A6%E5%92%8C%E8%87%B4%E5%AF%86%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E6%AF%94%E8%BE%83%E4%BD%8E.%E7%83%AD%E6%8C%A4%E5%8E%8B%E8%87%B4%E5%AF%86%E5%8C%96%E6%B2%A1%E6%9C%89%E6%94%B9%E5%8F%98%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%9C%A8%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91%E5%9F%BA%E4%BD%93%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%88%86%E5%B8%83%E5%8F%8A%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E4%B8%8E%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%9A%84%E7%BB%93%E5%90%88%2C%E4%BD%86%E7%BB%84%E7%BB%87%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%BC%BA%E9%99%B7%E6%98%8E%E6%98%BE%E4%B8%8B%E9%99%8D.%E5%B0%8F%E5%B0%B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【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TB331

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8 鄭媛心;王言倫;王孝軍;楊杰;;環(huán)氧樹脂/AlN復合材料導熱性研究[A];2010年全國高分子材料科學與工程研討會學術論文集（下冊）[C];2010年

9 王先平;王偉國;李春;程幟軍;方前鋒;;Li_5La_3Ta_2O_(12)/Al基高阻尼復合材料的制備和阻尼性能[A];第九屆全國固體內(nèi)耗與力學譜及其應用學術會議論文集[C];2009年

10 楊宜謙;;復合材料在橋梁工程中的應用[A];西部大開發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國科協(xié)2000年學術年會文集[C];2000年

相關重要報紙文章 前10條

1 子日;復合材料推廣的突破口[N];中國化工報;2008年

2 張林文;復合材料的回收和再利用[N];中國建材報;2008年

3 本報駐美國記者 毛黎;復合材料走向納米化[N];科技日報;2009年

4 ;復合材料包裝復合罐[N];中國包裝報;2003年

5 ;復合材料包裝復合罐[N];中國包裝報;2004年

6 王訊;我國最大“以鋁節(jié)銅”復合材料基地開工[N];中國有色金屬報;2010年

7 梁亞宏;美國用復合材料制成機器人“電子皮膚”[N];中國建材報;2010年

8 李宏文;紅陽廠 復合材料產(chǎn)品�？卮胧┬Ч肹N];中國航天報;2010年

9 黃浩宇;復合材料在醫(yī)療及娛樂領域的應用[N];中國建材報;2010年

10 本報記者 孟晶;全球復合材料行業(yè)“東方紅”[N];中國化工報;2010年

相關博士學位論文 前10條

1 袁輝;碳/碳復合材料剛度與強度預測模型研究[D];南京航空航天大學;2009年

2 聶軍武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁電復合材料的制備及性能研究[D];南京航空航天大學;2009年

3 袁磊;利用反應燒結法制備Si_3N_4復合材料及其多孔材料的研究[D];東北大學;2008年

4 許文嬌;廢棄環(huán)氧樹脂再生技術及應用研究[D];東華大學;2011年

5 尹昌平;共注射RTM制備承載/隔熱/防熱一體化復合材料[D];國防科學技術大學;2009年

6 康建立;銅基體上原位合成碳納米管（纖維）及其復合材料的性能[D];天津大學;2009年

7 莊健;Cu/TiC復合材料的制備，，組織結構及摩擦磨損行為[D];吉林大學;2011年

8 韓相華;鐵基微粉/粘合劑復合材料的微波吸收性能研究[D];蘭州大學;2010年

9 王寶來;三維編織復合材料的力學性能和尺寸效應研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2009年

10 孟黎清;飛機蜂窩結構動態(tài)沖擊下的破壞機理及吸收能量分配機制[D];太原理工大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 卜軍;含端乙煥基硅/氮樹脂及其復合材料的研究[D];華東理工大學;2012年

2 石品品;碳纖維增強聚對苯二甲酸乙二醇酯復合材料的制備和性能研究[D];華東理工大學;2012年

3 沈艷萍;高介電常數(shù)氰酸酯基復合材料的研究[D];蘇州大學;2011年

4 蔡國鋒;竹粉/聚丙烯復合材料的研究[D];華東理工大學;2012年

5 梁少旭;含孔隙復合材料的強度分析研究[D];南京航空航天大學;2010年

6 李國琴;泡沫來層復合材料的制備及其力學和阻燃性能的研究[D];東華大學;2011年

7 金瑩瑩;周期微六面體點陣復合材料帶隙阻尼特性研究[D];大連理工大學;2012年

8 蔣園園;光纖光柵傳感器應用于復合材料損傷監(jiān)測的研究[D];武漢理工大學;2012年

9 滕祥萌;復合材料閉合薄壁梁的模態(tài)阻尼預測[D];山東科技大學;2011年

10 姜舜;復合材料的多平面加強柱殼結構研究[D];華中科技大學;2011年

本文編號：2252918