碳纖維-鈦-鐵基復合材料的制備及性能研究.pdf

1、碳纖維增強金屬基復合材料作為輕質、耐熱、高強、可變形加工材料的代表，在航空航天領域具有更廣泛的應用前景。本文通過粉末冶金法、熱軋法和熱壓法制備各種碳纖維復合材料試樣，結合光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡等觀察復合材料試樣的顯微結構、界面結合情況，并對復合材料試樣相關性能進行測試和分析，初步探討幾種簡單的制備碳纖維復合材料的方法，為在不同加工條件下制備碳纖維復合材料提供初步實驗基礎。
　　以碳纖維、鐵粉和鈦粉為原料，采用粉末冶金法制備碳纖

2、維增強鐵基復合材料和碳纖維增強鈦基復合材料。結果表明，碳纖維與鐵基粉末燒結后，碳纖維部分保留原來的形狀，未形成大量的鐵碳化合物，與基體結合區(qū)域較少，分布不均勻，且鐵基復合材料中出現(xiàn)孔隙，導致材料性能變差；鈦基復合材料燒結后碳纖維原來形貌保留較少，在燒結過程中發(fā)生了界面反應，對復合材料性能起到增強作用。同時，碳纖維含量增加，相對復合材料耐磨性能有所提高，硬度增大。
　　為發(fā)揮碳纖維和Ti-6Al-4V板材的優(yōu)良性能，采用熱軋復合法制

3、備碳纖維增強Ti-6Al-4V復合材料。結果表明，通過熱軋復合方法可得到有助于提高材料力學性能的長條α相網(wǎng)籃組織，抗拉強度有所提高；碳纖維鈦板均鍍銅后獲得的熱軋復合層板由于Cu、Ti互擴散，界面結合較好，經(jīng)一次和兩次熱軋復合層板抗拉強度分別提高為885MPa和952MPa，由于隨著時間延長，界面反應加重，形成的脆性相厚度相對增大，延伸率分別降低至11.26％和5.2%；在所研究熱軋溫度下獲得的試樣均表現(xiàn)為脆性斷裂，但拉伸性能區(qū)別不是很明

4、顯。
　　為了分析壓力下復合材料界面及Cu、Ti與碳纖維的結合情況，通過熱壓法制備了碳纖維增強Ti-6Al-4V復合材料。結果顯示，在所實驗的熱壓條件下，將鈦粉加入碳纖維與Ti-6Al-4V板之間，材料間未發(fā)生反應，加入的鈦粉只在壓力作用下使碳纖維和鈦合金板緊密成型，結合效果不夠理想；而碳纖維和Ti-6Al-4V板均鍍銅處理后再層鋪熱壓復合，得到了界面結合較好的復合材料；在Cu-Ti-C三元體系中，Cu、Ti固相互擴散后在Cu-T