热压法制备碳纤维增强铝—铝合金基复合材料组织及性能研究

发布时间：2017-11-03 20:03

  本文关键词：热压法制备碳纤维增强铝—铝合金基复合材料组织及性能研究

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【摘要】：碳纤维增强铝基复合材料是一种典型的质轻,比强度高、比模量高,导电导热性好,热膨胀系数小和尺寸稳定性好等优点的复合材料,在许多领域特别是航空航天领域应用最广。针对在液态成型法制备碳纤维增强铝基复合材料过程中,碳纤维与铝基体的润湿差和界面反应严重的问题,以及本课题前期研究中,热压法制备过程中碳纤维的体积分数较低和复合材料力学性能低等问题,本文优化设计了碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料,选用厚0.2mm纯铝板、厚0.02mm纯铝箔和4043铝合金粉为基体,M40单向碳纤维布为增强体,采用热压法制备碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料,研究了热压温度、热压时间和热压压力对复合材料的组织、致密度、力学性能和断口形貌的影响规律。得出主要结论如下:采用热压法成功地制备了碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料。热压温度为610℃,热压时间为70min,热压压力为20MPa时,热压法制备的碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料成型效果良好,复合材料组织致密,没有裂纹、孔洞等缺陷;复合材料的碳纤维与铝合金基体发生了界面反应,生成了脆性相Al4C3。复合材料的致密度随着热压温度、热压时间、热压压力的增加而增大。热压温度对复合材料拉伸强度的影响最大,其次是热压时间,最后是热压压力。热压温度为610℃,热压时间为70min,热压压力为20MPa,碳纤维布体积分数为36.67%时,制备的碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料的致密度为93.91%,拉伸强度为169.89MPa,弹性模量为141.76GPa,弯曲强度为225MPa。碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料拉伸断口平齐,只有少量纤维拔出,在低应力下断裂,属于脆性断裂。综合分析,工艺参数对复合材料成型效果,复合材料组织、致密度和拉伸强度的影响,获得了热压法制备碳纤维布增强铝-铝合金基复合材料的最佳工艺参数:热压温度为610℃,热压时间为70min,热压压力为20MPa。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB333

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