連續(xù)碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、連續(xù)碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度、比模量、熱膨脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)異的力學(xué)性能及物理性能，在航空航天等多個(gè)領(lǐng)域顯示出了巨大的潛力。本文主要研究了真空壓力浸滲法制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以及制備CRALL復(fù)合板的工藝，為制備高性能連續(xù)碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料提供依據(jù)。
　　采用真空壓力浸滲法制備連續(xù) Cf/Al復(fù)合材料的參數(shù)為浸滲溫度780℃，預(yù)制件預(yù)熱溫度600℃，浸滲壓力為1.5MPa氮?dú)鈮海B結(jié)束后沖水快速冷

2、卻。當(dāng)預(yù)制件預(yù)熱溫度較低時(shí)，不利于浸滲過程的進(jìn)行，復(fù)合材料的致密度低；而預(yù)熱溫度過高時(shí)，界面反應(yīng)嚴(yán)重，界面處有較多反應(yīng)產(chǎn)物存在。增大浸滲壓力有利于浸滲過程的進(jìn)行，從而提高材料致密度，減少?gòu)?fù)合材料中的空洞。采用溶膠-凝膠法制備的氧化鋁涂層能夠均勻覆蓋于碳纖維表面，能對(duì)碳纖維起到良好的保護(hù)作用。氧化鋁涂層能夠阻止碳纖維與鋁熔體的界面反應(yīng)，抑制界面反應(yīng)產(chǎn)物 Al4C3的生成，使得碳纖維與鋁基體的界面較為純凈。同時(shí)，氧化鋁涂層能夠改善碳纖維與鋁

3、熔體的潤(rùn)濕性，使浸滲更加完全，所制備出的復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度也有明顯提高。
　　連續(xù)Cf/Al復(fù)合材料軸向的熱膨脹系數(shù)具有隨著溫度的升高而降低的特點(diǎn)，并低于10×10-6K-1(30℃-200℃)，這大大低于鋁合金基體的熱膨脹系數(shù)，這一特性得益于碳纖維的負(fù)膨脹系數(shù)。因此連續(xù) Cf/Al復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的尺寸穩(wěn)定性。
　　實(shí)驗(yàn)制備的碳纖維體積分?jǐn)?shù)為20.8％的CRALL復(fù)合層壓板材料的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1010MPa，已接近理論強(qiáng)度