Studies on copper coating on carbon fibers

1IntroductionMetal matrix composites reinforced by carbon fibers are promising composites for various applicationsdue to their high specific properties such as high specific strength and modulus ratio.However,applica-tions of such composites are li mited because of its interfacial problem:the lack of wetting of carbon fiberswith molten metals and a deterioration of the fiber properties during composite processing.To overcomethese problems,coatings can be deposited on fibers by various methods,…     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料结构的特性表征

以纯铝为基体材料,TiH2为发泡剂,镀铜碳纤维为添加剂,制备了不同孔隙率的泡沫铝材料。研究了发泡时间、镀铜碳纤维掺杂量对泡沫铝相对密度、孔径和微观结构的影响。结果表明,在碳纤维含量相同情况下,发泡时间越短,泡沫铝试样的相对密度越大,孔径越小。发泡时间相同时,碳纤维含量越多,泡沫铝的相对密度越大。SEM检测表明,碳纤维在Plateau边界内随机分布,而在气泡壁中和气泡壁表面基本呈平行分布,未发生团聚现象。     

泡孔结构对原位生成TiB2增强铝基泡沫材料阻尼性能的影响

以原位生成TiB2颗粒增强铝合金为基体,在不同正压压力条件下通过熔体发泡法制备不同泡孔结构特征的Al-TiB2复合泡沫,借助CT,SEM等手段重点研究了泡孔结构对Al-TiB2复合泡沫阻尼性能的影响和阻尼机制.研究结果表明,随着外加压力的增大,Al-TiB2复合泡沫材料的孔隙率逐渐减小,材料的屈服强度和杨氏模量逐渐增大,损耗因子逐渐降低.在试验温度范围内,Al-TiB2复合泡沫材料的损耗因子比具有相似孔隙率的纯铝泡沫提高了35％～80％.原位生成的TiB2颗粒能与铝基体形成大量的Al-TiB2相界面,孔隙率的增大能够提高复合泡沫的比表面积;大量的相界面和较高的比表面积均能提升振动过程中Al-TiB2复合泡沫的内耗源,从而提高泡沫材料的阻尼性能.     

镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料准静态压缩力学性能及吸能特性研究

采用熔体发泡法制备了镀铜碳纤维增强铝基泡沫材料,并对泡沫铝试样开展了准静态压缩力学性能及吸能特性研究。结果表明,铝/碳纤维复合泡沫材料的平台应力随相对密度的增加而增大,碳纤维含量越高,平台应力增大的速度越快,试样最大的屈服强度可达9.51MPa。密度对试样吸能效率和平台段吸能量同样有影响,对于相同碳纤维含量的试样,密度越大,能量效率峰值对应的应变值越小,单位体积泡沫铝在平台段的吸能量越高,而增加碳纤维含量,会使吸能量随密度增加而升高的趋势变得更加明显。     

泡沫铝表面镀镍及其性能

为提高泡沫铝耐高温及耐蚀性,对其表面电镀镍层。采用扫描电镜观察镀层的表面形貌,进行镀层与基体的结合力测试、常温及650℃以上高温压缩测试及常温下中性电化学腐蚀研究。结果表明:一定范围内,电流密度越大,镀层结晶越致密;但电流密度过大(≥3 A/dm2)时,镀层区域结晶反而粗大;由于走位剂的添加,深镀能力提高;镀层与基体结合良好,在电流密度为1 A/dm2、镀层厚度为28~30μm时,镍层与基体界面结合力达到最大;镀镍后的泡沫铝压缩弹性模量提高了2.3倍,平台应力提高了1.5倍,由于镍层的存在,泡沫铝在650℃以上高温压缩时强度依然存在;镀镍后泡沫铝自腐蚀电位、电蚀电位、致钝电位分别正向移动238、51和220 mV,耐腐蚀性能提高。     

Effect of coating thickness on microstructures and mechanical properties of C/Cu/Al composites

The different copper coatings with thickness varying from 0.3 lain to 1.5 lain were deposited on carbon fibers using either eleetroless plating or electroplating method. The coated fibers were chopped and composites were fabricated with melting aluminum at 700 ℃. The effect of the copper layer on the microstructure in the system was discussed. The results show that the copper layer has fully reacted with aluminum matrix, and the intermetallic compound CuAl2 forms through SEM observation and XRD, EDX analysis. The results of tensile tests indicate that composites fabricated using carbon fibers with 0.7-1.1 lain copper coating perform best and the composites turn to more brittle as the thickness of copper coating increases. The fracture surface observation exhibits good interface bonding and ductility of the matrix alloy when the thickness of copper coating is about 0.7-1.1 μm.     

纯铝基泡沫材料凝固过程的研究

采用熔体直接发泡法制备纯铝基泡沫材料,研究了熔体发泡后泡沫体在自然冷却条件下的凝固特性,分析了强制水冷条件下泡沫体的凝固过程.结果表明,当纯铝基泡沫自然冷却时,表现出外层泡沫以层状凝固方式凝固,内层泡沫以体积凝固方式凝固的特性,得到的泡沫铝中心轴处有裂纹缺陷出现;当泡沫体在强制水冷下冷却时,泡沫体以层状凝固方式凝固,得到的泡沫体内部孔隙均匀,无裂纹缺陷.通过建立纯铝基泡沫凝固模型,分析可知,层状凝固时,凝固收缩均匀分布于整个泡壁.整体凝固收缩消除了泡壁局部由于凝固而产生的裂纹,使泡沫铝孔隙均匀,内部无裂纹缺陷产生.     

硫酸盐酸性镀液中碳纤维电镀铜

针对在硫酸铜酸性镀铜液中碳纤维电镀出现的镀层粗糙、"黑心"等问题,研究了纤维预处理、镀液成分和电解规范对镀层的影响,确定了合适的碳纤维电镀铜工艺. 预处理采用空气高温氧化和硝酸粗化氧化,SEM和XPS分析显示,预处理后碳纤维表面粗糙度增加,并且存在大量亲水性含氧官能团. 讨论了镀液中游离硫酸浓度、有机添加剂及Cl-等对镀铜层质量的影响,并采用SEM, XRD等方法考察了镀层质量. 结果表明,在CuSO4 60 g/L, H2SO4 180 g/L镀液中加入适量2-巯基苯并咪唑、乙撑硫脲和聚二硫二丙烷磺酸钠等添加剂,控制Cl-含量20~60 mg/L,以及选择合适的工艺参数,可以在碳纤维表面得到均匀、平整、与纤维结合紧密的镀铜层.     

烧结温度对NiFe2O4/TiN复合陶瓷惰性阳极材料性能的影响

采用两步烧结法制备了掺杂质量分数为7%TiN的NiFe₂O₄/TiN复合陶瓷惰性阳极材料,重点研究了烧结温度对NiFe₂O₄/TiN复合陶瓷惰性阳极材料的微观结构及性能的影响.研究结果表明:随着烧结温度的升高,惰性阳极材料的晶粒间隙变小,气孔逐渐减少,晶粒间结合度提高,体积密度呈先升高后降低趋势,在1325℃时达到最大值5.20g/cm³,但材料内部存在微裂纹;烧结温度为1300℃时,材料表现出较好的综合性能,抗弯强度达到最大值66.77MPa,一次热震强度剩余率为95.54%,表现出良好的耐高温冰晶石熔盐腐蚀能力;烧结温度超过1300℃时,材料内部缺陷尺寸增加,电解质成分更容易渗入到阳极材料中,耐腐蚀性能下降.