真空热压扩散法制备碳纤维布增强Al基复合材料组织及性能研究

发布时间：2018-04-20 23:14

  本文选题：碳纤维布增强铝基复合材料 + 真空热压扩散法　； 参考：《南昌航空大学》2015年硕士论文

【摘要】：碳纤维增强铝基复合材料具有比强度高、比模量高、导电导热性能好和高温强度稳定等优异特点,在太空环境中,依然能稳定的发挥其性能。本文选用纯铝箔和2024铝合金为基体,表面无涂层的T300碳纤维布为增强体,采用真空热压扩散法制备碳纤维布增强铝基复合材料,系统研究了制备过程中模具内温度的温度场分布,以及制备工艺参数对碳纤维布增强铝基复合材料的微观组织、界面结合、致密度、力学性能和断口形貌等的影响规律。获得主要结论如下。当热压炉炉膛保温在540℃-700℃范围内,炉膛保温在0-80min内,热压模具内的温度上升;炉膛保温在80-120min内,模具的温度场趋于稳定,模具温度上升缓慢,接近炉膛温度;模具中心与距离模具中心50mm处的温差低于3℃,热压模具中心的温度比炉膛温度低17℃。本文从炉膛保温80min开始计算热压时间,可以获得稳定热压温度。模具中心温度与炉膛保温温度及保温时间关系的拟合方程为:4632T10388.500174.021.005.11149.250 tttt T-′-+-+-=模具中心炉膛距离模具中心50mm处的温度与炉膛保温温度及保温时间关系的拟合方程为:463250T1035.500167.0189.048.971.202 tttt Tmm-′-+-+-=距离模具中心炉膛热压温度提高使铝箔与铝合金基体的流动性增强,热压温度过高会使碳纤维束被灼烧受到损伤;热压时间的延长使铝箔与铝合金基体向增强体碳纤维束之间扩散时间延长,热压时间过长,导致制备周期变长,还会导致大量的Al4C3生成;热压压力的增加克服铝合金粉末之间的摩擦与相互楔住等外力,使复合材料中间的空气外溢,热压压力过大会使碳纤维束受到剪切力受到损伤。当碳纤维布体积分数为16.39%,在600℃,70min,15MPa工艺参数下制备出的复合材料结构完整,致密度达到98.96%,铝合金基体包裹着碳纤维束增强体,结合紧密,几乎没有孔隙。在600℃,70min,15MPa工艺参数下制备的复合材料,增强体碳纤维与铝合金基体之间发生了微弱的化学反应,产生了极少量的Al4C3,在该工艺参数制备的复合材料的界面结合是混合结合界面,以溶解和润湿结合为主,机械结合和交换反应为辅。随着热压温度的提高,热压时间的延长和热压压力的增加,碳纤维布增强铝基复合材料的拉伸性能先升高,后降低。当碳纤维布体积分数为16.39%,在600℃,70min,15MPa工艺参数下,综合性能最高,制备的复合材料试样拉伸性能达123.92MPa。真空热压扩散法制备的碳纤维布增强铝基复合材料拉伸断口分析表明,良好的结合界面在复合材料受力时,通过界面脱黏与碳纤维束的拔出传递应力,吸收断裂能,提高复合材料的力学性能。
[Abstract]:Carbon fiber reinforced aluminum matrix composites have the advantages of high specific strength, high specific modulus, good thermal conductivity and high temperature strength stability. In this paper, pure aluminum foil and 2024 aluminum alloy were used as substrates, T300 carbon fiber sheet without coating was used as reinforcements, carbon fiber sheet reinforced aluminum matrix composites were prepared by vacuum hot pressing diffusion method. The temperature field distribution in the mould and the influence of preparation parameters on the microstructure, interfacial bonding, density, mechanical properties and fracture morphology of carbon fiber reinforced aluminum matrix composites were studied systematically. The main conclusions are as follows. When the furnace heat preservation of hot pressing furnace is in the range of 540 鈩，

本文编号：1779878