瀝青基碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織及性能研究.pdf

1、本文通過(guò)擠壓鑄造法制備瀝青基Cf/Al復(fù)合材料，利用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、能譜儀（EDS）等儀器對(duì)復(fù)合材料和碳纖維的顯微組織進(jìn)行觀察，對(duì)復(fù)合材料的熱物理性能和力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。分析了不同種類的瀝青基碳纖維（K1100、P120和P100）以及不同的基體合金（1199、6063和5A06）對(duì)復(fù)合材料組織、熱物理性能和力學(xué)性能的影響。
　　碳纖維表征結(jié)果說(shuō)明：碳纖維石墨化度越高、微晶尺寸越大、片

2、層越完整、片層取向性越高，其軸向熱導(dǎo)率越高。因此，瀝青基碳纖維P100、P120和K1100相較于PAN基纖維具有更高的軸向熱導(dǎo)率和彈性模量。
　　復(fù)合材料界面結(jié)合良好，沒(méi)有碳化物Al4C3生成；當(dāng)Mg元素含量較低時(shí)，Mg元素以置換固溶體的形式存在于鋁合金基體中；當(dāng)Mg含量較低時(shí)，Mg元素以置換固溶體的形式存在于鋁合金基體中；當(dāng)基體合金中加入的Mg含量達(dá)到6.5wt.％時(shí)，界面生成大量的Al3Mg2。
　　瀝青基Cf/Al復(fù)

3、合材料的縱向熱導(dǎo)率測(cè)試值在284.7 W/mK至417.7 W/mK之間，橫向熱導(dǎo)率在38.2 W/mK至98.3 W/mK之間。其中P100/6063復(fù)合材料的縱向熱導(dǎo)率高達(dá)390.7W/mK，與ROM模型吻合；而5A06為基體的復(fù)合材料在基體中固溶大量的Mg原子，使復(fù)合材料的熱導(dǎo)率降低。
　　以1199和6063為基體的復(fù)合材料熱的縱向平均熱膨脹系數(shù)在-1×10-6/K至1×10-6/K范圍內(nèi)，表現(xiàn)出低膨脹特性。而5A06基體

4、的熱膨脹系數(shù)較高，使復(fù)合材料的縱向熱膨脹系數(shù)較高。溫度和碳纖維的種類對(duì)復(fù)合材料的橫向熱膨脹系數(shù)影響較小，20～100℃范圍內(nèi)平均熱膨脹系數(shù)在16×10-6/K至26×10-6/K之間，符合 Kural-Min模型。復(fù)合材料的熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：第一次循環(huán)過(guò)程出現(xiàn)開環(huán)，這主要與復(fù)合材料中的殘余應(yīng)力松弛有關(guān)；且由于基體合金的塑性變形作用，在循環(huán)過(guò)程中出現(xiàn)了明顯的應(yīng)變滯后環(huán)。
　　以6063為基體的復(fù)合材料的彈性模量和抗彎強(qiáng)度較高，其中