連續(xù)Cf-Al復(fù)合材料熱壓擴(kuò)散結(jié)合工藝及微觀組織研究.pdf

1、連續(xù)Cf/Al復(fù)合材料因其具有高比強(qiáng)度、高比模量、低膨脹系數(shù)和良好的可設(shè)計(jì)性而受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注,并已發(fā)展成為現(xiàn)代國防尖端技術(shù)領(lǐng)域最具戰(zhàn)略性的結(jié)構(gòu)材料之一。但C-Al之間的潤濕性較差及液態(tài)法制備溫度過高使界面反應(yīng)嚴(yán)重,導(dǎo)致Cf/Al復(fù)合材料的組織與性能較差。本文分別選用鋁箔和鋁粉為基體,T300碳纖維布為增強(qiáng)體。采用熱壓擴(kuò)散結(jié)合工藝制備連續(xù)Cf/Al復(fù)合材料。系統(tǒng)研究了熱壓溫度、熱壓時間及熱壓壓力等工藝參數(shù)對Cf/Al復(fù)合材料的致

2、密度、微觀組織、以及界面反應(yīng)的影響規(guī)律。獲得主要結(jié)論如下:
　　采用熱壓擴(kuò)散結(jié)合工藝成功制備了以碳纖維布為增強(qiáng)體的連續(xù)Cf/Al復(fù)合材料。鋁與碳纖維復(fù)合效果良好,Cf/Al復(fù)合材料組織致密,界面結(jié)合緊密,沒有裂紋、孔洞等缺陷。
　　隨著熱壓溫度的升高,Cf/Al復(fù)合材料的致密度增加。鋁箔為基體,熱壓溫度為650℃,熱壓時間為20min,熱壓壓力為30MPa,復(fù)合材料致密度達(dá)到98.5％。鋁粉為基體,正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的最優(yōu)工藝參數(shù)

3、為:熱壓溫度640℃、熱壓時間50min、壓力15MPa,復(fù)合材料致密度達(dá)到98.3%。鋁粉作為基體,復(fù)合材料的熱壓擴(kuò)散結(jié)合相對容易,熱壓溫度較低。
　　鋁箔為基體,熱壓溫度低于650℃時,鋁無法擴(kuò)散到碳纖維束間及纖維束絲間隙中;鋁箔與碳纖維無法粘結(jié),復(fù)合材料存在分層現(xiàn)象。熱壓溫度升高到650℃,熱壓時間為20min,熱壓壓力為30MPa時,鋁擴(kuò)散至纖維束之間及束絲間隙中,纖維束間充填完整,碳纖維在鋁基體中均勻分布。
　　鋁

4、粉作為基體,熱壓溫度低于640℃時,鋁與碳纖維布只在接觸表面發(fā)生擴(kuò)散結(jié)合,并未擴(kuò)散到碳纖維束間及纖維束絲間的間隙中,復(fù)合材料存在分層現(xiàn)象。熱壓溫度升高到640℃,熱壓時間為50min、壓力為15MPa時,鋁完全擴(kuò)散到碳纖維束內(nèi)部及束絲間隙中,碳纖維在鋁基體中均勻分布,界面結(jié)合緊密。
　　隨著熱壓溫度的升高,Al4C3的生成量增加。鋁箔作為基體,熱壓溫度為560℃,熱壓時間為35min、熱壓壓力為30MPa,Al4C3的生成量為1.