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。     

氧化锆纤维增强PMMA-PMA基复合材料的制备

以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚丙烯酸甲酯(PMA)为基体,钇稳定氧化锆纤维为增强相,采用悬浮聚合的方法,制备了氧化锆纤维增强PMMA-PMA基义齿基托复合材料.重点研究了氧化锆纤维质量分数对复合材料性能的影响.采用万能材料试验机、扫描电子显微镜、红外光谱和XRD分析测试手段分别对材料的抗折强度和断面的微观形貌等进行了测试和表征.结果表明:随ZrO2纤维含量增加,PMMA-PMA/ZrO2基复合材料的抗折强度和弯曲模量都呈现先增加后下降的变化规律.     

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。     

短碳纤维增强铝基复合材料的半固态加工

采用M40石墨纤维和LYl2合金，挤压浸渗后半固态下直接充填成形，制备了短碳纤维增强铝基复合材料。研究了半固态加工对材料的组织与性能的影响及与固态塑性成形的区别。结果表明：半固态下加工碳纤维的纤维长度明显高于固态加工。材料强度也有较大的提高。     

碳纤维增强铝基复合材料的改性研究

研究碳纤维对铝基复合材料的改性,分别向6061和6063两种铝合金中添加一定量的短切纤维,采用挤压成型方法制备了碳纤维改性铝基复合材料。研究了碳纤维的尺寸及添加量对复合材料力学性能、耐磨性和尺寸稳定性的影响。结果表明,碳纤维改性后的铝基复合材料力学性能有明显提高,其室温抗拉强度、屈服强度均得到增强,而材料的伸长率略有减小;通过耐磨性测试确定了碳纤维的最佳添加尺寸为3 mm,最佳添加量为0.6%;通过冷热冲击测试证明了碳纤维能够有效改善铝基复合材料的尺寸稳定性。     

TiC颗粒增强钛基复合材料的制备及其微观组织

采用直接加入TiC粉的方法制备了原位自生TiC增强钛基复合材料，此法与国内研究者常用的加入石墨粉的方法相比，制备的复合材料成分准确，易于控制。制备的复合材料由Ti和TiC相组成，其中TiC为初生树枝状和短棒状共晶组成。TEM研究发现：还存在0．3-0．6μm的规则块状TiC，多分布在晶界上；TiC颗粒与基体界面干净、无反应层，基体中存在较多的位错，且位错线上存在析出物。     

液态浸渗法制备碳纤维增强镁基复合材料研究进展

综述了液态法制备碳纤维增强镁基复合材料的研究进展,系统地介绍了其制备方法、性能特点、界面结构、应用情况和发展前景,并对目前研究中存在的一些问题以及有待深入研究的方向进行了探讨。     

碳纤维增强树脂基复合材料的高速电火花穿孔加工试验研究

采用高速电火花穿孔加工方法对碳纤维增强树脂基复合材料进行了通孔加工实验。为了及时冷却待加工孔的进出口表面,并吹灭电弧,避免工件材料的燃烧,通过设计专用夹具,将压缩空气和去离子水经微量润滑喷头引入工件的上下表面。当加工直径2 mm、深度2.4 mm的通孔时,对比未喷雾冷却加工,可有效减小表面热影响区,提高加工精度和表面质量,加工效率提高约21.6%,且能有效抑制加工粉尘,为碳纤维增强树脂基复合材料提供了一种新的绿色加工方法。     

Zn涂层碳纤维增强镁基复合材料的研究

设计了通过电镀锌在碳纤维表面形成均匀的金属锌涂层,而后采用挤压铸造制备出Zn涂层Cf/Mg复合材料,并对其界面结合情况及力学和热膨胀性能进行研究.结果表明,锌涂层的引入,有效改善了复合材料的界面结合状态.Zn涂层Cf/Mg复合材料的弯曲弹性模量达到96.34GPa.在20～200℃内平均热膨胀系数为2.82×10-6 ℃-1,明显低于无涂层Cf/Mg复合材料及纯镁.     

短碳纤维增强铝基复合材料的挤压浸渗工艺

采用挤压浸渗法制备了短碳纤维增强铝基复合材料 ,研究了浸渗压力、铝液浇注温度、纤维预热温度等对复合材料组织的影响。结果表明 :合适的工艺参数为铝液浇注温度 740～ 80 0℃ ,预制块预热温度 35 0～ 40 0℃ ,浸渗压力 2～ 5MPa;在氩气保护下 ,无须对碳纤维表面进行涂层处理 ,可获得组织均匀的铝基复合材料。加入Al2 O3 颗粒可以改善纤维分布的均匀性     

氧化锆纤维增强PMMA-PMA基复合材料的制备

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和聚丙烯酸甲酯（PMA）为基体，钇稳定氧化锆纤维为增强相，采用悬浮聚合的方法，制备了氧化锆纤维增强PMMA-PMA基义齿基托复合材料。重点研究了氧化锆纤维质量分数对复合材料性能的影响。采用万能材料试验机、扫描电子显微镜、红外光谱和XRD分析测试手段分别对材料的抗折强度和断面的微观形貌等进行了测试和表征。结果表明：随ZrO2纤维含量增加，PMMA．PMA／Zr02基复合材料的抗折强度和弯曲模量都呈现先增加后下降的变化规律。     

炭纤维增强镁基复合材料的制备

对炭纤维进行了表面化学镀镍处理并通过扫描电镜(SEM)评价了炭纤维化镀层。利用粉末冶金热挤压方法制备了短切炭纤维增强镁合金复合材料并通过超景深金相显微镜观察了纤维在复合材料中的分布。研究了材料中炭纤维含量为0～4%时对复合材料的影响。结果表明,镀镍炭纤维在复合体中均匀分散,炭纤维质量分数为4.0%的镁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的复合材料力学性能较佳。     

碳纤维增强氮化物基复合材料的制备及其性能表征

合成了全氢聚硅氮烷和硼氮烷的混杂先驱体并对其结构进行了表征;以混杂先驱体和3D碳纤维编制体为原料,采用先驱体浸渍-裂解(PIP)工艺制得了碳纤维增强氮化硼-氮化硅混杂基体的复合材料,并对复合材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了研究.结果表明,混杂先驱体中含有B-N,B-H,Si-N,Si-H,N-H等结构,无其它杂质出现;随着PIP工艺循环次数的增加,复合材料的密度随之提高;当进行4个循环时基本致密,密度达到1.50g/cm3,弯曲强度达到156.4 MPa;轨道模拟实验显示复合材料具有优异的抗烧蚀性能.     

碳纤维增强氮化物基复合材料的制备及其性能表征

合成了全氢聚硅氮烷和硼氮烷的混杂先驱体并对其结构进行了表征；以混杂先驱体和3D碳纤维编制体为原料，采用先驱体浸渍-裂解（PIP）工艺制得了碳纤维增强氮化硼．氮化硅混杂基体的复合材料，并对复合材料的力学性能和抗烧蚀性能进行了研究。结果表明，混杂先驱体中含有B—N，B—H，Si—N，Si—H，N—H等结构，无其它杂质出现；随着PIP工艺循环次数的增加，复合材料的密度随之提高：当进行4个循环时基本致密，密度达到1．50g／cm^3，弯曲强度达到156．4MPa；轨道模拟实验显示复合材料具有优异的抗烧蚀性能。     

碳纤维含量对碳纤维增强PE复合材料力学性能的影响

以短切碳纤维为增强体,以聚乙烯树脂为基体,运用螺杆注射成型的方法制备碳纤维增强热塑性复合材料.研究了碳纤维含量对复合材料硬度、拉伸、疲劳等性能的影响.结果表明,随着碳纤维含量的增加,复合材料的维氏硬度呈S形增加,拉伸强度、弹性模量、条件疲劳极限值都有提高;当碳纤维含量为4.021％时,相对纯聚乙烯,硬度、拉伸强度、弹性模量、条件疲劳极限值分别增加了35.489％、18.421％、208.024％、213.240％     

碳纤维增强金属基复合材料的疲劳寿命分析

在同一扭矩作用下，对不同铺层角度的SiC/TC17轴和TC17轴进行计算分析，并采用局部应力应变法对轴的疲劳寿命进行预估，研究SiC/TC17轴相较于TC17轴疲劳寿命的特点和SiC/TC17轴的疲劳寿命随不同铺层角度变化的规律。结果表明:在单向铺层的0°~90°范围内，SiC/TC17轴的疲劳寿命随铺层角度的增加而增加，到45°时疲劳寿命达到最大；随着角度继续增大，SiC/TC17轴的疲劳寿命随铺层角度的增加而减少；交叉铺层的±45°SiC/TC17轴的疲劳寿命比单向铺层的45°SiC/TC17轴的疲劳寿命长。     

碳纤维增强镁基复合材料腐蚀行为的研究

主要研究了镁基复合材料原样和热处理试样在NaCl、HCl、Na2CO3溶液中的腐蚀情况,并对它们的腐蚀速率进行了比较.结果表明镁基复合材料试样在Na2CO3溶液中的腐蚀速率最小,镁基复合材料试样在碱性溶液中比较耐腐蚀.     

碳纤维增强热塑性复合材料螺旋铣磨制孔损伤研究

目的 研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法 采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度、切削力的变化趋势,分析各类典型制孔损伤的特点、形成原因及随工艺参数的变化情况,并研究添加冷却辅助降低切削温度对抑制制孔损伤的效果。结果 随着刀具自转转速、公转转速和螺距的升高,切削温度分别升高了约46.43%、12.06%和95.97%;切削力随着自转转速的升高而降低,随着公转转速和螺距的升高而增大。当螺距达到0.45mm时,轴向力会有所下降。入口损伤和出口损伤主要以毛刺为主,损伤会随着各工艺参数的升高而加剧,孔壁损伤主要表现为涂覆、变形、裂纹等3种形式。添加冷却辅助后,制孔质量得到显著提高,高温下的刀具涂覆问题基本解决。结论 切削温度是影响CFRTP制孔质量的主要因素,切削温度的升高导致树脂基体软化,使得切屑形貌从粉末状转变为连续薄片状,进而对切削力产生影响,树脂软化对制孔损伤有着明显的影响。冷却辅助能够明显地降低切削温度,从而起到抑制损伤的作用。     

碳纤维复合材料板冲击损伤计算及超声检测

文章采用显式有限元法、三维Tsai—Wu失效准则和刚度折算准则来模拟T300／QY8911矩形层压板低速冲击下逐渐损伤的过程,预测了复合材料冲击损伤的程度。根据HB72242—1995《复合材料构件通用技术条件》、GJB289521997《碳纤维复合材料层合板和层合件通用规范》要求制作冲击试样,进行低能量冲击试验。采用超声C扫描检测不同能量冲击作用造成的损伤,将有限元计算结果和超声C扫描检测结果进行对比。结果表明,在损伤面积尺寸确定方面,有限元分析的结果和超声C扫描检测结果吻合较好,三维Tsai—wu失效准则和刚度折算准则适合模拟分析碳纤维复合材料板冲击损伤,超声C扫描检测可以较好地检测出冲击能量高于4．5J的分层损伤。