碳纖維表面金屬化以及碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備.pdf

1、碳纖維具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)、高強(qiáng)度、高模量、耐腐蝕性及減磨耐磨性等優(yōu)異性能，以碳纖維作為增強(qiáng)體的銅基復(fù)合材料能夠充分發(fā)揮碳纖維與銅基體的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用在電子封裝、電刷及電接觸元件等領(lǐng)域。本文針對(duì)碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料制備過程中產(chǎn)生的碳銅界面的潤(rùn)濕性以及結(jié)合狀態(tài)等問題，研究了碳纖維的表面金屬化工藝，并以鍍鉻碳纖維為原料采用粉末冶金法制備了碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料，通過掃描電鏡、X射線衍射、物理及力學(xué)性能等檢測(cè)手段對(duì)碳纖維

2、預(yù)處理和表面金屬化前后的表面及截面形貌、復(fù)合材料的顯微組織及性能等進(jìn)行研究，并探討碳纖維體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　1.采用熱空氣氧化法與液相氧化法相結(jié)合的方法可徹底去除碳纖維表面有機(jī)膠，用濃硝酸對(duì)碳纖維進(jìn)行粗化可有效增加碳纖維比表面積及表面粗糙度；
　　2.采用電鍍和直流磁控濺射法均可在碳纖維表面鍍覆鉻層，通過研究不同工藝參數(shù)對(duì)鍍層形貌的影響得到了電鍍和磁控濺射的最優(yōu)工藝，在此工藝下制備的鍍鉻層連續(xù)致

3、密，晶粒較細(xì)，與纖維結(jié)合良好；
　　3.對(duì)電鍍以及磁控濺射鍍鉻后的碳纖維在900℃下進(jìn)行真空焙燒，焙燒1 h的碳纖維表面鍍層形貌發(fā)生變化，而焙燒5 h的碳纖維表面鍍鉻層中出現(xiàn)了Cr3C2相，說明焙燒過程中碳纖維與鍍鉻層發(fā)生了界面反應(yīng)；
　　4.采用粉末冶金法制備的碳纖維增強(qiáng)銅基復(fù)合材料中碳纖維與鉻鍍層出現(xiàn)明顯的冶金結(jié)合，可見在碳纖維表面鍍Cr可有效改善碳纖維與銅基體的潤(rùn)濕性，隨鍍鉻碳纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料密度以及導(dǎo)電性