超声波振动法制备C_f/Al复合材料的组织及性能

采用超声波振动法制备了碳纤维增强铝基复合材料,实现了在普通铸造方式下获得组织均匀的碳纤维增强铝基复合材料,应用扫描电镜及万能拉伸试验机,研究超声波振动法制备工艺及超声波振动时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,超声波振动对使铝液均匀的完全填充到碳纤维间隙的作用显著。并且拉伸性能随着振动时间的增加而提高。当振动时间从10s增加到30s时,C_f/Al复合材料的抗拉强度从105 MPa提高到130 MPa。     

Cf/SiC制动材料压缩性能的研究

实验以短碳纤维代替连续碳纤维编织为增强体,以树脂为粘结剂,运用模压成型-无压烧结法制备Cf/SiC陶瓷基制动材料.从碳纤维分布、碳纤维长度和碳纤维体积分数3个方面研究对复合材料压缩强度性能的影响.研究结果表明:当碳纤维以纤维单丝状态分布时,纤维与基体结合界面多,纤维能充分发挥增强增韧作用,使材料的压缩强度得到提高;随着碳纤维长度的增加,材料的压缩强度先增大后减小;碳纤维含量分别为5％、10％、15％时,复合材料的压缩强度先增大后减小,当碳纤维含量为10％时,垂直纤维层方向压缩强度为39.04 MPa,平行纤维层方向压缩强度为35.24 MPa.     

Cf/SiC制动材料摩擦磨损性能的研究

以碳纤维为增强体,以树脂为粘结剂,运用模压成型-无压烧结法制备了Cf/SiC陶瓷基制动材料.研究了碳纤维分布、碳纤维长度和纤维体积分数对Cf/SiC复合材料摩擦磨损性能的影响.结果表明:当碳纤维以纤维单丝状态分布时,纤维与基体结合界面增多,纤维能充分发挥增强增韧作用,使材料的摩擦磨损性得到提高;随着碳纤维长度的增加,磨损量先减小后增加;随着碳纤维含量的增加,磨损量先减小后增大.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

Csf/Al复合材料热压缩变形力学行为的数值模拟

与长碳纤维增强铝基复合材料相比,短碳纤维增强铝基复合材料的最大优点是可以进行二次塑性加工。在复合材料塑性加工中,加工工艺参数对复合材料性能的影响很大。然而由于复合材料界面结构、成分的复杂性和微观性,实验研究无法给出定量的细节过程描述。文章借助数值模拟手段,全面细致地模拟了变形量、温度对复合材料塑性加工的影响,研究了塑性加工时复合材料的应力应变分布规律。实验结果表明,塑性加工时应变主要集中在纤维端部附近,全面进入屈服后纤维的受力随变形量的增加而缓慢增加,变形温度越高,纤维与界面的受力越小,变形越均匀,对保持纤维的长度和界面的性能越有利。     

净成形真空液相压渗法制备碳铝复合材料

利用自行设计的一套净成形真空液相压渗工艺装置制备了净成形碳纤维增强铝基复合材料。通过对纤维与颗粒混杂技术、粘结剂的选择、溶胶－凝胶法制备热解碳涂层效果的研究,使制备出的碳铝复合材料的纤维体积分数适中,纤维分布均匀。复合材料的拉伸强度及弹性模量分别达到９４５ＭＰａ和２１８ＧＰａ。     

碳纤维-FeCoCrNiAl高熵合金颗粒混杂增强7075铝基复合材料的力学性能及断裂行为

为探究双相增强体对铝基复合材料拉伸性能和断裂行为的影响,采用真空热压烧结工艺在580 ℃,30 MPa条件下保温10 min制备了FeCoCrNiAl高熵合金颗粒增强7075铝基复合材料（HEA_p/Al）,Ni-Co-P镀层修饰碳纤维增强7075铝基复合材料（CF/Al）和FeCoCrNiAl高熵合金颗粒及Ni-Co-P镀层修饰碳纤维混杂增强铝基复合材料（CF-HEA_p/Al）。并对不同复合材料微观结构及拉伸性能进行分析表征及比较。结果表明：CF-HEA_p/Al复合材料的屈服强度（YS）与极限拉伸强度（UTS）随纤维含量的升高（体积分数由0至40%）呈现先增大后降低的变化,延伸率则逐渐降低。鉴于Ni-Co-P镀层修饰碳纤维与FeCoNiCrAl高熵合金颗粒的混杂强化效应, CF-HEA_p/Al复合材料的YS和UTS较HEA_p/Al与CF/Al复合材料明显提高,且其断口表现出基体韧性断裂及纤维拔出与断裂的多种失效特征。     

用粉末冶金法制备Cf-Al复合材料研究

以镀铜碳纤维和铝粉作原料,采用粉末冶金法制备了碳纤维增强铝基复合材料,并研究了压制力、烧结温度和碳纤维含量对复合材料性能的影响。结果表明,碳纤维含量为5％（质量分数）、压制力小于150MPa时,坯体的密度随着压制力的增大而快速增大;若压制力超过150MPa,则坯体密度随着压制力增大而缓慢上升;低温下,随着烧结温度的上升,复合材料的密度缓慢增大,强度也上升;但高温下,随着烧结温度的上升,材料密度上升速度加快,强度略降。复合材料烧结前后的密度均随着碳纤维含量的增加而降低。     

挤压熔体浸渗法制备金属涂覆碳纤维增强铝基复合材料的润湿性和力学性能改善

为了改善碳纤维与铝基体之间界面的润湿性和结合性能,采用挤压熔体浸渗法制备镍和铜涂覆碳纤维增强铝基复合材料,对两种不同涂层碳纤维增强铝基复合材料的界面润湿性、显微组织和力学性能进行比较和研究.显微组织结构分析表明,与无涂层碳纤维增强铝基复合材料相比,在相同的浸渗工艺条件下,在碳纤维表面涂覆两种金属均可以显著改善碳纤维与铝...     

Si含量对铝基复合材料摩擦性能的影响

采用粉末冶金法制备Si颗粒增强铝基复合材料,在不同的载荷条件下进行干摩擦试验,研究增强相Si含量对材料摩擦性能的影响。结果表明,增强相Si的加入有效提高了复合材料的摩擦性能;随着Si含量的增加,摩擦因数和磨损量均先减小后增大,当Si含量达到12%时,其摩擦性能最好。通过SEM和EDX分析铝基复合材料磨损表面,其磨损机制主要为磨粒磨损和氧化磨损。     

连续纤维增强铝基复合材料制备技术研究进展

介绍了连续纤维增强金属基复合材料制备技术的发展历史,在对当前主要的连续纤维增强铝基复合材料制备成型工艺分类的基础上,综述了各种制备工艺的基本原理及其优缺点;介绍了制备工艺中的纤维涂层和纤维排布与分散技术对铝基复合材料润湿性、界面结构和材料性能的影响;展望了连续纤维增强铝基复合材料制备工艺的发展方向及工程化需要解决的关键问题。     

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％     

织物结构对2.5D-C_f/Al复合材料微观组织与力学性能的影响

选用浅交弯联、浅交直联、层联结构的M40碳纤维机织物为增强体材料,采用真空气压浸渗法制备纤维体积分数为48%,基体合金为ZL301的2.5D编织M40碳纤维增强铝基复合材料(2.5D-Cf/Al),研究织物结构对2.5D-Cf/Al复合材料微观组织与力学性能的影响。结果表明:复合材料的致密度随着织物结构的改变而变化,其中浅交直联结构的2.5D-Cf/Al复合材料的致密度最大为98.5%;织物结构对复合材料的经向拉伸强度有较大影响,浅交直联结构的2.5D-Cf/Al复合材料经向拉伸强度最高,为414.85 MPa,其拉伸断口参差不齐,呈现出适中的界面结合强度;织物结构对复合材料纬向拉伸强度的影响较小,拉伸断口形貌差异不明显。     

Cf/SiC制动材料弯曲性能的研究

以短碳纤维为增强体,以树脂为粘结剂,运用模压成型-无压烧结法制备Cf/SiC陶瓷制动材料.研究了烧结助剂含量、烧结温度、碳纤维长度和碳纤维体积分数对该复合材料弯曲强度性能的影响.结果表明:随着烧结助剂含量的增加,Cf/SiC制动材料的密度先增加后减小,抗弯强度也先增加后减小;随着烧结温度的增加,Cf/SiC制动材料的弯曲强度先增大后减小;随着碳纤维长度的增加,材料的弯曲强度先增大后减小,当碳纤维含量分别为5％、10％、15％时,该复合材料的弯曲强度先增大后减小.     

纤维增强铝基复合材料的发展现状

从纤维增强铝基复合材料组成的角度出发,对该材料的发展现状进行了综述。首先简要介绍了常用纤维增强体的制备方法和性能特点,随后概述了纤维增强铝基复合材料的主要制造方法以及各种常见纤维增强复合材料的性能特点和应用现状,最后讨论了目前存在的问题及发展趋势。