2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、相較于單向Cf/Al復(fù)合材料,3D-Cf/Al復(fù)合材料除具有輕質(zhì)、高比強度、高比剛度及耐磨性好等優(yōu)良性能外,還具有耐沖擊、不分層、抗開裂及耐疲勞等特點,表現(xiàn)出特有的整體性,備受航空航天部門的關(guān)注,并已發(fā)展成為現(xiàn)代國防高端技術(shù)領(lǐng)域最具戰(zhàn)略性的結(jié)構(gòu)材料之一。其中,真空氣壓浸滲法具有浸滲壓力易控制、預(yù)制體不易變形破壞、零件適應(yīng)性強、零件強度均勻、成本較低、能實現(xiàn)近凈成形等優(yōu)點,是3D-Cf/Al復(fù)合材料復(fù)雜構(gòu)件制備的主要方法。而區(qū)別于3D纖維

2、增強樹脂基與陶瓷基復(fù)合材料,3D纖維增強金屬基復(fù)合材料因纖維與金屬之間存在的嚴重界面反應(yīng)以及金屬和纖維的不相容性,使其應(yīng)用遠遠滯后于前兩種復(fù)合材料。
  本文選用ZL301作為基體合金、石墨纖維M40作為增強體材料,纖維預(yù)制體分別采用單項纖維排列(碳纖維體積分數(shù)為40%)和三維五向編織體(碳纖維體積分數(shù)為51%),著重進行了3D-Cf/Al復(fù)合材料的真空氣壓浸滲工藝研究。并進一步探討了預(yù)熱溫度對3D-Cf/Al復(fù)合材料致密化及拉伸

3、強度的影響。取得以下研究成果:
  實驗表明保壓時間大于8 min、浸滲溫度高于700℃、預(yù)熱溫度高于450℃時單向Cf/Al復(fù)合材料能夠得到充分浸滲。在單向Cf/Al復(fù)合材料浸滲工藝參數(shù)研究的基礎(chǔ)上,制備出了不同工藝參數(shù)下的3D-Cf/Al復(fù)合材料試樣,通過分析3D-Cf/Al復(fù)合材料試樣的微觀組織、致密度和力學(xué)性能,優(yōu)化得出3D-Cf/Al復(fù)合材料的最優(yōu)工藝參數(shù)為:保壓時間為20 min、浸滲溫度為730℃、預(yù)熱溫度為500~

4、550℃。
  3D-Cf/Al復(fù)合材料與單向Cf/Al復(fù)合材料浸滲機理存在差異,區(qū)別于單向排列預(yù)制體的簡單同向浸滲通道,三維五向編織預(yù)制體的浸滲通道復(fù)雜,3D-Cf/Al復(fù)合材料完成浸滲的工藝條件比單向Cf/Al復(fù)合材料要高。預(yù)熱溫度為450℃時單向Cf/Al復(fù)合材料可完成浸滲,得到致密度大于95%結(jié)構(gòu)致密的復(fù)合材料。預(yù)熱溫度為440、470℃時3D-Cf/Al復(fù)合材料致密度分別為88.09、89.91%,浸滲不完全、結(jié)構(gòu)不致密

5、,當(dāng)預(yù)熱溫度大于500℃時致密度大于95%,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)致密。
  預(yù)熱溫度是影響3D-Cf/Al復(fù)合材料致密度及拉伸強度的關(guān)鍵因素。預(yù)熱溫度為440、470℃時,3D-Cf/Al復(fù)合材料不致密且界面結(jié)合弱,拉伸強度為396.37、575.42 MPa;預(yù)熱溫度高于為500~550℃時,3D-Cf/Al復(fù)合材料結(jié)構(gòu)致密且界面反應(yīng)適中界面結(jié)合強,拉伸強度大于770 MPa;預(yù)熱溫度為600℃時,3D-Cf/Al復(fù)合材料結(jié)構(gòu)致密,但界

6、面反應(yīng)過度,生成了大量脆性相Al4C3,纖維的增強作用大大降低,拉伸強度為349.58 MPa。
  3D-Cf/Al復(fù)合材料比單向Cf/Al復(fù)合材料更不容易發(fā)生纖維團聚。三維編織預(yù)制體纖維之間存在相互約束,浸滲過程中纖維之間的相對位置不易發(fā)生改變,單向排列預(yù)制體纖維之間相對獨立,受外力作用下容易發(fā)生偏移、團聚,當(dāng)預(yù)熱溫度、浸滲溫度不夠高,基體合金流動性較差時,單向Cf/Al復(fù)合材料比3D-Cf/Al復(fù)合材料更容易發(fā)生纖維團聚。<

7、br>  相同工藝條件下,單向Cf/Al復(fù)合材料的拉伸強度整體要高于3D-Cf/Al復(fù)合材料,隨著預(yù)熱溫度的升高,拉伸強度差異減小,預(yù)熱溫度高于600℃時二者拉伸強度相當(dāng)。當(dāng)預(yù)熱溫度為450℃時3D-Cf/Al復(fù)合材料的拉伸強度為403.57MPa,單向Cf/Al復(fù)合材料拉伸強度為588.50 MPa,單向Cf/Al復(fù)合材料拉伸強度遠大于3D-Cf/Al復(fù)合材料;當(dāng)預(yù)熱溫度為530℃時,3D-Cf/Al復(fù)合材料的拉伸強度為782.33

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