C f /Mg复合材料制备与组织性能研究
发布时间：2021-06-06 20:03
本文研究了碳纤维增强镁基复合材料的压力浸渗工艺,研究了预制件保温温度,熔体温度以及预制体结构对复合材料组织性能的影响,获得了压力浸渗最佳工艺参数并制备了单向碳纤维增强镁基复合材料、双向碳纤维增强镁基复合材料,研究了复合材料中基体成分和纤维排列方向对材料组织性能的影响。还研究了Cf/Mg复合材料界面反应和界面处的第二相生成机制。在此基础上成功制备了基于鱼皮仿生结构的Ti/Cf/Mg复合材料。研究表明,用丙酮和酒精混合溶液超声清洗1h,然后在450℃下加热20min后表面去胶效果最好。将碳纤维丝以5°缠绕在石墨棒上制成预制体或者将纤维布剪成小片后紧密排列后置入带孔石墨槽中制成预制体,同时采用450℃的预制体保温温度,在镁合金熔体为800℃条件下进行压力渗透。在这种工艺下制备的复合材料力学性能较好。其中单向碳纤维丝增强AZ91合金的抗弯强度和模量最高。其抗弯强度达到了870MPa,模量为164GPa相比于合金提高了350%。单向编织布中的编织线以及双向纤维布中垂直受力方向的纤维导致复合材料的强度降低。碳纤维增强镁基复合材料界面处存在界面反应,第二相...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的与意义
1.2 C_f/Mg复合材料结构
1.2.1 碳纤维结构
1.2.2 基体镁合金
1.3 C_f/Mg复合材料制备方法
1.3.1 扩散结合法
1.3.2 粉末冶金法
1.3.3 压力浸渗法
1.3.4 真空压力浸渗法
1.3.5 无压浸渗法
1.4 C_f/Mg复合材料的界面
1.4.1 合金元素对复合材料界面的影响
1.4.2 涂层对复合材料界面的影响
1.5 C_f/Mg复合材料力学性能
1.6 复合材料仿生结构设计
1.7 本文主要研究内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.2 碳纤维的预处理工艺
2.3 碳纤维预制体的结构设计
2.4 复合材料的制备工艺
2.5 材料的显微组织分析
2.5.1 光学显微镜(OM)观察分析
2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)观察分析
2.5.3 透射电子显微镜(TEM)观察分析
2.5.4 X射线衍射分析
2.6 材料力学性能测试
2.6.1 拉伸性能测试
2.6.2 三点弯曲性能测试
第3章 C_f/ Mg复合材料压力浸渗工艺研究
3.1 引言
3.2 碳纤维预处理工艺研究
3.3 压力浸渗工艺参数对复合材料组织性能的影响
3.3.1 预制体温度对C_f/Mg复合材料的组织性能影响
3.3.2 熔体温度对C_f/Mg复合材料组织性能影响
3.3.3 不同碳纤维预制体制备C_f/Mg复合材料的组织性能
3.4 C_f/Mg复合材料组织观察和力学性能
3.4.1 基体合金成分对C_f/Mg复合材料的组织性能影响
3.4.2 不同碳纤维排布方式对复合材料组织性能影响
3.5 本章小结
第4章 C_f/Mg复合材料界面结构及强化机制研究
4.1 引言
4.2 C_f/AZ91复合材料界面形貌
4.3 C_f/AZ91复合材料界面反应产物
4.4 Al元素含量对界面的影响
4.5 C_f/Mg复合材料强化机制
4.6 本章小结
第5章 Ti/Mg/C_f复合材料组织和力学性能
5.1 引言
5.2 复合材料显微组织观察
5.2.1 复合材料金相组织观察
5.2.2 复合材料SEM组织观察
5.3 Ti/Mg/C_f仿生复合材料的力学性能
5.3.1 Ti/AZ91复合材料力学性能
5.3.2 Ti/AZ91/C_f复合材料力学性能
5.4 Ti/Mg/C_f复合材料界面研究
5.4.1 Ti和基体界面
5.4.2 Mg基体和碳纤维界面
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强镁基复合材料制备工艺的研究现状[J]. 李伟,王晓亮,杨绍斌,徐振振. 热加工工艺. 2014(12)
[2]碳纤维材料的性能及应用[J]. 谢逸,宋鹏涛,王永宁,孔晶,刘海华. 科技创新与应用. 2013(18)
[3]炭纤维增强镁基复合材料的制备[J]. 罗小萍,张敏刚,吕春祥,吕晓轩. 特种铸造及有色合金. 2011(05)
[4]高性能碳纤维的性能及其应用[J]. 张新元,何碧霞,李建利,张元. 棉纺织技术. 2011(04)
[5]碳纤维增强镁基复合材料的制备及微观结构分析[J]. 张萍,张永忠,尹法章,张习敏. 有色金属. 2011(01)
[6]Mechanical Properties of Cf/Mg Composites Fabricated by Pressure Infiltration Method[J]. Meihui Song,Gaohui Wu,Wenshu Yang,Wei Jia,Ziyang Xiu and Guoqin Chen School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(10)
[7]碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展[J]. 任富忠,高家诚,谭尊. 功能材料. 2009(12)
[8]镁基复合材料的制备方法与新工艺[J]. 杜文博,严振杰,吴玉锋,王朝辉,左铁镛. 稀有金属材料与工程. 2009(03)
[9]碳纤维增强AZ91D复合材料微观组织[J]. 宋美慧,武高辉,姜龙涛,王宁. 稀有金属材料与工程. 2008(10)
[10]高性能PAN基碳纤维及其复合材料在航天领域的应用[J]. 郭玉明,冯志海,王金明. 高科技纤维与应用. 2007(05)
博士论文
[1]Cf/Mg复合材料组织和力学性能及热膨胀二维各向同性设计[D]. 宋美慧.哈尔滨工业大学 2010
[2]淀粉/玉米秸秆纤维复合材料的制备及仿生层构板材[D]. 张伏.吉林大学 2007
硕士论文
[1]碳纤维表面金属化及其与金属镁润湿性的研究[D]. 谭尊.重庆大学 2011
[2]无压浸渗法制备SiC颗粒增强铝基复合材料[D]. 徐斌.吉林大学 2006
本文编号：3215049
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的与意义
1.2 C_f/Mg复合材料结构
1.2.1 碳纤维结构
1.2.2 基体镁合金
1.3 C_f/Mg复合材料制备方法
1.3.1 扩散结合法
1.3.2 粉末冶金法
1.3.3 压力浸渗法
1.3.4 真空压力浸渗法
1.3.5 无压浸渗法
1.4 C_f/Mg复合材料的界面
1.4.1 合金元素对复合材料界面的影响
1.4.2 涂层对复合材料界面的影响
1.5 C_f/Mg复合材料力学性能
1.6 复合材料仿生结构设计
1.7 本文主要研究内容
第2章 试验材料和方法
2.1 试验材料
2.2 碳纤维的预处理工艺
2.3 碳纤维预制体的结构设计
2.4 复合材料的制备工艺
2.5 材料的显微组织分析
2.5.1 光学显微镜(OM)观察分析
2.5.2 扫描电子显微镜(SEM)观察分析
2.5.3 透射电子显微镜(TEM)观察分析
2.5.4 X射线衍射分析
2.6 材料力学性能测试
2.6.1 拉伸性能测试
2.6.2 三点弯曲性能测试
第3章 C_f/ Mg复合材料压力浸渗工艺研究
3.1 引言
3.2 碳纤维预处理工艺研究
3.3 压力浸渗工艺参数对复合材料组织性能的影响
3.3.1 预制体温度对C_f/Mg复合材料的组织性能影响
3.3.2 熔体温度对C_f/Mg复合材料组织性能影响
3.3.3 不同碳纤维预制体制备C_f/Mg复合材料的组织性能
3.4 C_f/Mg复合材料组织观察和力学性能
3.4.1 基体合金成分对C_f/Mg复合材料的组织性能影响
3.4.2 不同碳纤维排布方式对复合材料组织性能影响
3.5 本章小结
第4章 C_f/Mg复合材料界面结构及强化机制研究
4.1 引言
4.2 C_f/AZ91复合材料界面形貌
4.3 C_f/AZ91复合材料界面反应产物
4.4 Al元素含量对界面的影响
4.5 C_f/Mg复合材料强化机制
4.6 本章小结
第5章 Ti/Mg/C_f复合材料组织和力学性能
5.1 引言
5.2 复合材料显微组织观察
5.2.1 复合材料金相组织观察
5.2.2 复合材料SEM组织观察
5.3 Ti/Mg/C_f仿生复合材料的力学性能
5.3.1 Ti/AZ91复合材料力学性能
5.3.2 Ti/AZ91/C_f复合材料力学性能
5.4 Ti/Mg/C_f复合材料界面研究
5.4.1 Ti和基体界面
5.4.2 Mg基体和碳纤维界面
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强镁基复合材料制备工艺的研究现状[J]. 李伟,王晓亮,杨绍斌,徐振振. 热加工工艺. 2014(12)
[2]碳纤维材料的性能及应用[J]. 谢逸,宋鹏涛,王永宁,孔晶,刘海华. 科技创新与应用. 2013(18)
[3]炭纤维增强镁基复合材料的制备[J]. 罗小萍,张敏刚,吕春祥,吕晓轩. 特种铸造及有色合金. 2011(05)
[4]高性能碳纤维的性能及其应用[J]. 张新元,何碧霞,李建利,张元. 棉纺织技术. 2011(04)
[5]碳纤维增强镁基复合材料的制备及微观结构分析[J]. 张萍,张永忠,尹法章,张习敏. 有色金属. 2011(01)
[6]Mechanical Properties of Cf/Mg Composites Fabricated by Pressure Infiltration Method[J]. Meihui Song,Gaohui Wu,Wenshu Yang,Wei Jia,Ziyang Xiu and Guoqin Chen School of Materials Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(10)
[7]碳纤维增强镁基复合材料的界面研究进展[J]. 任富忠,高家诚,谭尊. 功能材料. 2009(12)
[8]镁基复合材料的制备方法与新工艺[J]. 杜文博,严振杰,吴玉锋,王朝辉,左铁镛. 稀有金属材料与工程. 2009(03)
[9]碳纤维增强AZ91D复合材料微观组织[J]. 宋美慧,武高辉,姜龙涛,王宁. 稀有金属材料与工程. 2008(10)
[10]高性能PAN基碳纤维及其复合材料在航天领域的应用[J]. 郭玉明,冯志海,王金明. 高科技纤维与应用. 2007(05)
博士论文
[1]Cf/Mg复合材料组织和力学性能及热膨胀二维各向同性设计[D]. 宋美慧.哈尔滨工业大学 2010
[2]淀粉/玉米秸秆纤维复合材料的制备及仿生层构板材[D]. 张伏.吉林大学 2007
硕士论文
[1]碳纤维表面金属化及其与金属镁润湿性的研究[D]. 谭尊.重庆大学 2011
[2]无压浸渗法制备SiC颗粒增强铝基复合材料[D]. 徐斌.吉林大学 2006
本文编号：3215049
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