短碳纤维—银基复合材料的研制及导热性研究

本文探索了用粉末冶金的方法制造短碳纤维—银基复合材料的可能性，并利用光热偏转法进行了银基复合材料热导率的测定。试验结果表明，光热偏转法可以用于银基复合材料制品的无损检测；同时，短碳纤维一银基复合材料的制造工艺及碳纤维的体积含量对导热性有明显的影响。     

真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

化学镀铜短碳纤维-铜-石墨复合材料的性能研究

本文采用化学镀铜法对短碳纤维表面进行镀铜,并用电镀法对长碳纤维表面进行连续镀铜后,再切割成镀铜短碳纤维.随后用粉末冶金法制备了含有这两种镀铜短碳纤维的碳纤维-铜-石墨复合材料和不含碳纤维的铜-石墨复合材料,对它们的物理和力学性能进行了测试,并在滑动速度为15 m/s、载荷为4.9N的干摩擦条件下进行了30 h磨损试验,结果表明:化学镀铜短碳纤维-铜-石墨复合材料的导电性、硬度、抗弯强度和耐磨性优于电镀铜短碳纤维-铜-石墨复合材料和不含碳纤维的铜-石墨复合材料.     

碳纤维／中铜—石墨复合材料的组织与性能

研究了用传统的粉末冶金法制备的碳纤维／中铜－石墨复合材料的部分性能,并用扫描电镜观察了它的显微组织和磨面形貌。结果表明,碳纤维／中铜－石墨复合材料具有良好的减摩、耐磨性能。     

Csf/Al复合材料管的制备与性能

碳纤维增强铝基复合材料管具有高比强度、高比刚度、低膨胀率等优点，尺寸稳定性好，非常适合作为空间材料使用。采用M40短纤维和LY12铝合金，用挤压浸渗法制备了短碳纤维增强的铝基复合材料，并挤压成具有较高力学性能的复合材料管，讨论了挤压工艺对管材性能的影响。     

以丁四醇为基体的相变储热材料热导率研究

通过简单的磁力加热搅拌的混合方式制备了由长径比为15的短切碳纤维和丁四醇组成相变储热复合材料,研究了短切碳纤维质量分数对增强相变储热材料热导率的影响。实验结果表明短切碳纤维可以显著提高复合材料的热导率,对于含短切碳纤维质量分数为10%的试样,热导率相对于纯丁四醇提高了183%。同时,短切碳纤维的质量分数对复合材料热导率的影响与Nielsen模型的预测结果相吻合。     

碳纤维模压生产线抽真空系统的应用

随着碳纤维复合材料生产工艺的不断升级与改进,多种新型碳纤维复合材料被应用到航空航天、汽车制造、风力发电、体育用品等各个领域,市场对各种碳纤维复合材料的制件有了更高的要求。抽真空系统在碳纤维复合材料的模压过程中起到举足轻重的作用。本文主要介绍了抽真空系统在碳纤维模压生产线中的精确控制与应用,该项成功应用,避免了碳纤维复合材料制件气泡的产生,提升了碳纤维材料制件的均匀度,提高了碳纤维复合材料制件的质量。     

碳纤维增强镍基复合材料的高温模拟

采用粉末冶金法制备了短碳纤维增强镍基复合材料和Ni80Cr20合金，并根据Larson-Miller参数方程对两种材料的高温力学性能进行了模拟对比研究。高温模拟试验结果表明，试验材料的维氏硬度值和热处理参数P基本上是线性关系，说明Larson-Miller参数方程对镍基复合材料的寿命设计具有一定的适用性。高温模拟研究还表明，碳纤维含量（体积分数）为5％的镍基复合材料的高温力学性能优于Ni80Cr20合金的。     

Csf／Si3N4复合材料的力学性能和微波介电性能研究

采用热压烧结的方法，以α-Si3N4粉和短切碳纤维为主要原料，以Y2O3和La2O3为烧结添加剂，制备Csf／Si3N4复合材料，研究了其力学性能和微波介电性能。结果表明，该Csf／SiaN。复合材料的抗弯强度随纤维含量的增加呈现下降的趋势，是由于碳纤维氧化所产生的缺陷所致；当纤维含量较低时，断裂韧性随纤维含量增大而增大，由于纤维氧化产生的缺陷阻止了裂纹进一步的扩展或使裂纹发生了偏转。当纤维含量超过1％（质量分数）后，随着纤维含量的增大，氮化硅显微结构发生变化，氮化硅陶瓷本身断裂韧性减小，使Csf／Si3N。复合材料断裂韧性逐步降低。当碳纤维含量在0～1％（质量分数）时，随着碳纤维含量的增加，介电常数ε’，ε＂和介电损耗tanδ均随着纤维含量的增加而增大，而且所制得的复合材料表现出较强的频散效应：当纤维含量继续增加时，在相同的频率下，介电常数下降，材料的频散效应逐渐消失。     

短碳纤维增强羟基磷灰石生物材料的制备与性能

以短碳纤维(Cf)为增强体,采用湿法搅拌均化和自组装合成工艺使短碳纤维均匀分散于反应生成的羟基磷灰石(HA)粉体中,30 MPa下将复合粉体压制成型,并于1250℃氮气保护气氛常压烧结制备了短碳纤维增强羟基磷灰石生物复合材料(Cf/HA).为提高复合材料的界面结合,低温氧化法对碳纤维进行表面处理.采用IR,SEM技术研究短碳纤维处理前后的表面状态;SEM观察复合粉体的分散效果及复合陶瓷的断口形貌;三点弯曲法测其抗弯强度;单边切口梁法测其断裂韧性.实验结果表明碳纤维的表面处理对力学性能有很大影响,可大大提高复合材料界面结合强度,Cf添加量为0.5%(质量分数)时,增强效果最为理想,最大抗弯强度为67.70 MPa,断裂韧性达1.18 MPa.m1/2,比Cf未氧化处理的复合材料分别提高近20%和18%.研究表明湿法搅拌均化和自组装合成工艺是一种行之有效的均化技术,具有最小的纤维损伤度、高的碳纤维体积分数以及操作便利等优点,常压下烧结制备的短Cf/HA复合材料是一种很有发展前途的骨替代植入材料.     

短碳纤维增强2024铝基复合材料微屈服行为研究

采用液态搅拌铸造制出了纤维长度分别为2mm和3mm、含量为2%的短碳纤维增强的含Sc的2024铝基复合材料。用加载-卸载法研究了两种材料不同时效态的微屈服性能。结果表明,短碳纤维增强2024铝基复合材料的微屈服强度具有宏观强度时效强化规律特征。峰值时效的材料具有最高的微屈服强度;微屈服阶段硬化率先增大后减小,均远高于宏观屈服初期硬化率。相比于2mm碳纤维,3mm碳纤维增强的含Sc的2024铝基复合材料具有更高的微屈服强度。     

复合材料的高速超塑性

复合材料的高速超塑性金属基复合材料的制造方法有熔液搅拌法或熔液锻造法等铸造方法，还有粉末冶金（Ｐ／Ｍ）之类固相法，以及就地生成（Ｉｎ－ｓｉｔｕ）法。当今，制造复合材料机器零部件和结构件常用的方法主要是铸造法。另一方面，复合材料的高速超塑性常见于ＰＩＭ...     

二硫化钼-石墨-银基复合材料的载流摩擦磨损性能研究

采用粉末冶金法制备了二硫化钼-石墨-银基复合材料。研究了二硫化钼含量对石墨-银基复合材料物理与力学性能的影响。并在自制的摩擦磨损试验装置上考察了复合材料机械摩擦磨损和载流摩擦磨损性能。结果表明：二硫化钼的加入提高了复合材料的密度、硬度、抗弯强度和导电性。在载流和不载流条件下,随着二硫化钼含量的增加,复合材料的磨损率降低,但摩擦系数稍有升高;载流条件下,复合材料的摩擦系数小于未载流条件下的摩擦系数,磨损率比未载流条件下的大。     

碳纤维复合材料旋转超声控力钻孔的研究

作者对碳纤维复合材料旋转超声钻孔，轴向力约束型适应控制进行了研究。分析了轴向力的影响；讨论了控力钻孔系统以及位置－轴向力的设定；并进行了加工试验，表明此项研究乃是碳纤维复合材料旋转超声钻孔的一项有效的关键技术。     

碳纤维复合材料构件超声自动检测系统

针对航空领域专用的碳纤维复合材料板材，以超声波脉冲反射法的检测方法为基础，研制了用于碳纤维复合材料内部缺陷检测的超声波自动检测系统。介绍了脉冲反射法检测原理，机械系统、硬件系统结构和软件系统的设计开发思想，最后用实验得到构件的超声C扫描图像。实验结果表明，该系统具有较高的精度和效率，对碳纤维复合材料缺陷的检测很适用。     

镀镍短碳纤维增强铝基复合材料的组织及性能

采用机械搅拌法制备镀镍短碳纤维增强铝基复合材料,并利用扫描电镜、XRD及万能拉伸试验机对制备的复合材料进行分析。结果表明,通过搅拌使碳纤维在基体中有效分散;镍镀层发生溶解并与铝基体之间形成Al_3Ni相,可有效地阻止碳纤维与基体之间形成脆性相Al_4C_3;随着碳纤维含量的增加,复合材料的抗拉强度也增大,在碳纤维含量为5%和7%时,抗拉强度较纯铝分别提高了29%和35%,但塑性都明显下降。     

铜基复合材料中短碳纤维增强体表面镀铜的研究现状

短碳纤维增强铜基复合材料是一种极具发展前景的金属基复合材料。但是碳纤维和铜的浸润性很差,一般须对短碳纤维进行表面镀铜处理。主要介绍了短碳纤维表面电镀铜和化学镀铜工艺,从工艺流程等方面分析其优缺点,并探讨了短碳纤维化学镀铜未来的研究方向。以甲醛为还原剂得到的镀层铜纯度接近100%,以此制成的铜基复合材料的导电性也较优异,但甲醛对人体有害和污染环境。次磷酸钠还原体系的化学镀铜工艺无毒无害,但需对碳纤维进行敏化活化处理。如何简化次磷酸钠还原体系化学镀铜工艺,提高镀铜层的纯度将是今后研究发展的重点。     

自蔓延高温合成Cf／TiC-TiB2复合材料的力学性能研究

为提高TiC—TiB2复合材料的强度和韧性以拓宽其应用，用自蔓延高温合成结合准热等静压（SHS／PHIP）的方法制备了碳纤维质量分数分别为0％，1％，3％，5％，7％的Cr／TiC—TiB2复合材料。通过实验测定，随碳纤维含量的增加，Cf／TiC—TiB2复合材料的弯曲强度和断裂韧性都呈现先增加后降低的趋势。当碳纤维含量达到3％时，强度和韧性分别为406．12MPa和6．26MPa．m^1/2，均高于纯TiC-TiB2陶瓷。纤维的断裂、桥连和裂纹的偏转是复合材料的主要增韧机制。     

热压对短碳纤维增强2024复合材料组织和性能影响

采用真空热压烧结工艺制备了纤维长度为3mm、质量分数为3%的短碳纤维增强2024铝基复合材料。研究了热压工艺对复合材料密度、晶粒尺寸、界面结构和硬度的影响。结果表明,在450℃、50MPa下保温50min时,复合材料致密程度较高,纤维与α(Al)基体的界面结合良好,硬度达到最高。由于镀铜层提高了纤维与α(Al)基体的润湿性,镀铜短碳纤维比没有镀铜的短碳纤维对复合材料的性能提高更显著。     

复合材料在航空部件上的应用

复合材料特别是碳纤维复合材料具有优良的强度特性，而且重量轻，正在担负起航空领域先进材料的作用。以攻关为中心正在进行应用研究，日本也正在进行此项工作。以下概述日本富士重工业公司航空宇宙事业部试制复合材料部件的状况。 民用客机复合材料部件 20世纪80年代初试制了波音767的主脚轮固定板，并投入了实际生产和销售，这对复合材料制造工艺技术、所用装备的整合起了很大作用。采用碳纤维和白坚木纤维混合的方法，用非金属纤维蜂窝夹层结构芯材制造了尺寸为4m的大型二维结构部件，拉开了复合材料适用民用客机的序幕，到1994年在波音…