碳纤维含量对Cf/ZL109复合材料常温拉伸性能的影响

采用液态模锻法制备出单一碳纤维增强ZL109复合材料,并研究碳纤维含量对复合材料常温拉伸性能的影响。结果表明,碳纤维的加入对ZL109的常温抗拉强度是不利的,这主要与纤维与基体的界面、纤维取向等有关;但随着碳纤维体积百分数的增加复合材料的强度略有提高,这说明碳纤维在一定程度上起到了承载作用。     

挤压铸造制备Cf/ZL109复合材料及其组织观察

采用挤压铸造制备碳纤维增强ZL109复合材料．SEM观察预处理前后的碳纤维以及碳纤维顶制件的形貌．金相显激镜观察纤维在复合材料中的分布结果表明：预处理使碳纤维长径比满足制备合格预制件的要求，并有利于纤维在预制件中的均匀分散及预制件的成型；模压预制件纤维分布均匀．表面无团聚．碳纤维无氧化；挤压铸造制备的Cf／ZL109复合材料中纤维在基体中分市均匀，并具有方向性。     

碳纤维在高温下的结构、性能演变研究

针对碳纤维在碳／碳烧蚀防热复合材料中应用的基础问题,论述了不同碳纤维结构、成分、表面特征,及其力学性能和热物理性能的高温演变规律,揭示了碳纤维灰分含量对碳纤维力学性能和热氧化性能的影响。确定了在碳／碳复合材料复合成型过程中,碳纤维结构受基体碳影响的变化规律和碳纤维表面特征对碳／碳材料宏观力学性能的影响。阐明了碳／碳复合材料中碳纤维的力学性能对纤维发生折断烧蚀的阻碍作用和通过控制碳／碳成型最高温度实现提高性能的途径。     

碳纤维增强铝基复合材料的制备及力学性能研究

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)具有很多优良特性,作为结构材料和功能材料在航空航天等领域有着广泛的应用前景。本试验采用挤压铸造法制备了连续碳纤维增强铝基复合材料,分析了复合材料的微观形貌、界面特征及力学性能。基体材料为Al-Cu合金,增强纤维为T-300连续碳纤维。通过合理的控制工艺参数,挤压铸造后铝合金均匀、致密地填充在增强纤维之间,纤维和基体的结合界面良好,纤维表面镀镍及未镀镍的Cf/Al复合材料界面均未发现Al4C3脆性相。纤维体积分数为50%的铝基复合材料抗拉强度和弹性模量分别为512 N/mm2和163 GPa,显著高于金属基体的。     

碳纤维表面沉积铜工艺及其参数影响机理研究

碳纤维增强铝基复合材料因具备碳纤维与铝的优良性能,高比强度、比模量,良好的热稳定性及性能与功能的可设计性等特点,在光机结构、航空航天结构件等方面具有广阔的应用前景。为了改善碳纤维与铝基体的界面润湿性能和抑制基体与纤维的界面反应,需要在碳纤维表面沉积铜界面层。本文通过对传统电镀装置的改进,采用了超声振荡分散的电镀装置在碳纤维表面沉积了铜界面层,通过对电镀前碳纤维的预处理、电镀液成分的优选调配,解决了碳纤维铜界面层沉积过程中因纤维束丝难以分散而出现的“夹心”问题(束丝内部纤维难以沉积或不能均匀沉积);在此基础上,详细研究了电镀液添加剂、电镀液PH值、电镀时间等工艺参数对铜界面层的微观结构、铜界面层质量及影响机制,为制备碳纤维增强铝基复合材料提供了一定的技术支持。     

铝基复合材料的腐蚀研究现状

总结了近年来铝基复合材料腐蚀研究的有关文献,分析了碳化硅,碳纤维,三氧化二铝和硼纤维等增强物对铝金属基体腐蚀的影响,一般而言,铝基复合材料比基体铝合金更容易产生腐蚀。     

含Cu界面层碳纤维增强铝基复合材料制备工艺及其力学性能研究

为了改善碳纤维与Al基体的润湿性和抑制Al基体对碳纤维的反应腐蚀,采用电镀工艺结合超声辅助振荡分散法,在碳纤维表面制备了均匀、光滑、连续的Cu界面层。通过真空压力浸渗法制备了碳纤维增强铝基复合材料。微观组织结构分析表明,Cu界面层的引入,使得所制备的复合材料中碳纤维分散好、基体致密度高、Al熔体能很好地浸渗到碳纤维束丝中形成结合良好的碳纤维-基体界面;同时,Cu界面层的引入可以避免Al熔体对碳纤维的腐蚀。力学性能测试表明,与工业纯Al相比,当碳纤维的体积分数为8%时,材料的拉伸强度可以提高143%。断口分析表明,在拉应力作用下,碳纤维-基体复合区域的碳纤维在Al基体中发生了滑移或拔出,因此在碳纤维的滑移和拔出过程中裂纹扩展被抑制,从而大大提高铝基复合材料的强度。     

碳纤维表面生长纳米碳管及其增强的炭/炭复合材料

采用化学气相沉积工艺在碳纤维表面生长了纳米碳管,将此种碳纤维作为增强材料,以中间相沥青为基体炭前驱体采用浸渍炭化工艺制备了炭/炭复合材料.观察了所得复合材料断口的微观形貌,测试了抗弯强度及热物理性能.结果表明,碳纤维表面的纳米碳管可以有效地提高纤维与基体的粘结力,复合材料的抗弯性能提高了50%,而对复合材料的导热性能影响较小.     

Al-Mg系自生纤维增强铝基复合材料组织与性能

为解决金属基复合材料中外加增强体与基体间异质界面对材料性能带来的不利影响，提出一种基于粉末冶金技术的原位复合新工艺，并制备出自生金属间化合物纤维增强铝基复合材料。研究结果表明，原位生成的金属间化合物纤维均匀分布在基体中，并平行于材料制备时的挤出方向；原位复合材料的增强效果明显，屈服强度比外加复合材料和基体分别高出28％和95．7％，断裂强度则相应提高了20．6％和88．5％；原位复合材料的强化机制主要是基体和增强体间界面结合良好，既能发挥基体的塑韧性，又能有效发挥自生增强体的强度优势，材料的断裂机制为自生纤维脆性断裂和劈裂。本研究同时表明，此方法工艺简单，成本低廉，且效率高，容易实现产业化。     

挤压铸造法制备(Al2O3f+Cf)/ZL109复合材料及其组织观察

采用挤压铸造法制备氧化铝纤维和碳纤维混杂增强ZL109复合材料,SEM观察预处理前后的氧化铝纤维、碳纤维的形貌,金相显微镜观察纤维在复合材料中的分布。结果表明:预处理使氧化铝纤维和碳纤维长径比满足制备合格预制件的要求,并有利于纤维在预制件中的均匀分散及预制件的成型;挤压铸造法制备的(Al2O3f Cf)/ZL109复合材料中纤维在基体中分布均匀,并具有方向性。     

浸渍-碳化工艺对碳/碳复合材料力学性能的影响

采用碳纤维针刺整体毡作为增强体,硼酚醛树脂作为基体先驱体,用浸渍碳化的方法制备C/C复合材料.考察了在不同的浸渍压力和碳化温度下材料力学性能的差异.分析结果表明:不仅密度是影响碳/碳复合材料力学性能的重要因素,纤维和基体的结合状况以及基体碳的结构也是决定材料强度和断裂方式的重要因素.随着工艺参数的改变,碳/碳复合材料的断裂模式可以由“假塑性断裂”向“脆性断裂”转变.     

粉末冶金热挤法制备无钯镀镍碳纤维增强镁基复合材料及组织观察

利用粉末冶金热挤压技术制备短碳纤维增强镁合金复合材料。为了改善碳纤维与基体的润湿性,对碳纤维进行表面无钯化学镀镍处理。通过扫描电子显微镜(SEM)观察碳纤维化镀层以及碳纤维镁基复合体的形貌,通过超景深金相显微镜观察纤维在复合材料中的分布并对复合材料的挤压过程进行分析。结果表明:镀镍碳纤维能满足制备的要求并有利于纤维在复合体中的均匀分散,在含4.0%(质量分数)碳纤维的预制体采用压制压力为420MPa,烧结温度为550℃保温0.5h后,在480℃用280MPa的压力进行热挤压得到材料的力学性能最佳。     

纤维增强金属基复合材料耐磨机制的研究

根据纤维增强金属基复合材料的结构特点，研究了界面在复合材料磨损过程中的作用，磨损时，复合材料的界面可消耗纹扩展能量，阻滞裂纹扩展，氧化铝短纤维增强硅合金合材料具有优异的耐磨性；基体中的合金元素有利于形成良好的界面，改善复合材料的耐磨性。     

谈复合材料及其发展和关注的热点(下)

3.树脂基复合材料采用的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等.     

氧化铝纤维对锌合金复合材料凝固组织的影响

利用挤压铸造制备了氧化铝纤维增强锌合金复合材料，研究了氧化铝纤维对锌合金复合材料凝固组织的影响。结果表明，在复合材料中，纤维与基体间存在致密界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体的结合；在凝固过程中，氧化铝纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变由铝硅共晶转变和锌铝共晶转变两者组成     

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…     

Cf/Mg复合材料热膨胀系数及其计算

利用热膨胀仪测定压力浸渗法制各的单向碳纤维增强镁复合材料在20～300℃区间的平均热膨胀系数,讨论热处理工艺、碳纤维弹性模量、基体合金种类等因素对连续纤维增强镁基复合材料热膨胀系数的影响.结果表明,可以通过退火处理降低复合材料的热膨胀系数.同时,选择高模量石墨纤维或选择低屈服强度基体合金都可以获得低热膨胀系数的复合材料.对计算复合材料横向热膨胀系数的理论公式进行改进,与实验测试值比较,理论计算值更加接近实际测试值.提出计算层合板结构复合材料二维平面内热膨胀系数的模型,计算出不同铺层方式下层合板复合材料的热膨胀系数,结果表明当层合板采用[0/±15/±30/±45/±60/±75/90]s的铺层方式时,复合材料热膨胀系数基本达到各向同性.     

氧化铝短纤维增强锌合金复合材料的凝固组织与界面

利用挤压铸造制备了氧化铝短纤维增强锌合金复合材料，研究了其凝固组织与界面。结果表明，复合材料的组织致密，纤维分布均匀，基体组织细小；纤维与基体间存在明显的界面层，合金元素通过适当的化学反应可改善纤维与基体的结合；在凝固过程中，氧化铝纤维可作为锌合金共晶体非自发形核的衬底，纤维／基体界面上的硅在共晶体的共生生长过程中起了领先相作用，导致复合材料的共晶转变是由铝硅共晶转变和锌铝共品转变两者组成。     

Cf/SiC复合材料力学性能对比研究

以聚碳硅烷(PCS)为先驱体,T300碳纤维和光威(GW)碳纤维为增强纤维,采用先驱体浸渍-裂解工艺(PIP)分别制备了Cf/SiC复合材料.在相同工艺条件下,所制备GW碳纤维复合材料的力学性能达到了T300纤维复合材料的性能水平,两种纤维增强SiC基复合材料抗弯强度分别为364 MPa和437 MPa.采用扫描电镜观察试样断口形貌及纤维拔出情况,并分析了复合材料的结构和性能差异.     

钛合金/碳纤维布复合材料的界面与力学性能的研究

本文选用Ti-6Al-4V钛合金为基体,镀铜碳纤维布为增强相来制备钛合金/碳纤维布复合材料。通过放电等离子烧结法(SPS)对镀铜碳纤维布与钛合金薄片进行叠层烧结,制备钛合金/碳纤维布叠层复合材料,并对其界面形貌、微观组织与力学性能进行表征。结果表明：镀铜碳纤维均匀分布在钛合金/碳纤维布复合材料中,CuTi, Cu和少量的TiC沿着纤维和基体的界面分布。钛合金/碳纤维布复合材料具有比钛合金略高的塑性,同时屈服强度和抗压强度与钛合金相比有了明显的提高。碳纤维表面电镀铜对复合材料界面有着重要的影响：(1)显着降低钛合金/碳纤维布复合材料的烧结温度;(2)提高了碳纤维和钛基体之间的润湿性,改善了界面结合,从而提高了钛合金/碳纤维布复合材料的力学性能;(3)有效地抑制TiC脆性相的产生,与未镀铜的碳纤布增强钛复合复合材料相比,镀铜碳纤维布/钛合金复合材料具有更好的塑性。