玄武巖纖維增強鋁基復合材料的制備及性能研究.pdf

1、玄武巖連續(xù)纖維是一種新型的高性能無機纖維,其力學,耐高溫和耐酸堿腐蝕等性能優(yōu)異,已經(jīng)達到主流高性能纖維性能的較高水平,具有廣闊的應用前景。制備該纖維的原料來自于天然的玄武巖礦石,因此其低廉的原料成本和充足的原料來源都成為其開發(fā)應用中的優(yōu)勢。雖然近十年來,玄武巖纖維工業(yè)及纖維的應用研究在中國得到了巨大的發(fā)展,但是其在金屬基復合材料中的應用還鮮見報道。
　　本課題使用壓力浸滲的方法制備了玄武巖纖維增強鋁合金復合材料,通過界面結(jié)構(gòu)表征和

2、力學性能分析,提出了玄武巖纖維應用在鋁基體復合材料中存在的問題,并通過表面涂層的方式改善了復合材料的力學性能,為玄武巖纖維在金屬基復合材料領(lǐng)域的應用打下基礎(chǔ)。
　　通過熱力學計算,本文分析了復合材料體系在浸滲過程中可能發(fā)生的界面反應。以玄武巖纖維-純鋁基體的復合材料為對象,結(jié)合熱力學判據(jù)。本研究還分析了界面的主要反應:Al-SiO2反應進行的詳細過程及物質(zhì)傳輸情況,并在TEM和EDS分析的基礎(chǔ)上討論了界面反應層的結(jié)構(gòu)。
　　

3、對玄武巖纖維增強鋁基復合材料力學性能試驗發(fā)現(xiàn)復合材料具有脆性斷裂的特征。結(jié)合斷口分析認為,復合材料的脆性斷裂是因為纖維和基體的界面結(jié)合過強導致載荷不能在纖維和基體間合理分配。因此,過強的界面結(jié)合強度是影響材料性能提高的主要因素。
　　為了改善這種情況,本研究采用涂層的方式在玄武巖纖維表面制備Al(PO3)3,SiO2和TiO2三種涂層,并制備了纖維體積分數(shù)為50％的涂層改性玄武巖纖維增強鋁基復合材料。力學實驗的結(jié)果表明,TiO2涂