化学镀镍（SCF-Ni）短炭纤维增强铝基复合材料的显微组织与力学性能

发布时间：2021-07-16 14:16

　　利用化学镀技术在短炭纤维（short carbon fiber, SCF）表面镀镍,制备镍层包覆的炭纤维（SCF-Ni）。采用湿混法将不同含量的镀镍短炭纤维（SCF-Ni）与铝硅合金粉（Al-Si）均匀混合,用放电等离子烧结技术（SPS）制备镀镍炭纤维增强铝基复合材料（SCF-Ni/Al-Si复合材料）。通过SEM观察炭纤维和复合材料的组织与形貌;用XRD分析复合材料界面物相,探究SCF-Ni质量分数对复合材料微观结构及力学性能的影响。结果表明,随SCF-Ni含量增加,SCF-Ni/Al-Si复合材料密度下降,硬度增加,室温抗拉强度先升高后降低,在SCF-Ni质量分数为9%时达到最大值152 MPa,较Al-Si基体的抗拉强度（90 MPa）提升了68%。 

【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(02)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

炭纤维表面的镀层厚度和EDS元素分析

对SCF-Ni/Al-Si复合材料内部单根纤维进行扫描电镜观察，如图4所示，黑色部分是炭纤维，炭纤维周围光亮的一圈是镀镍层。由SEM-mapping结果可知，SCF-Ni/Al复合材料主要由Al,Si,C,Ni,P和O元素组成，其中Al和Si元素来自基体，分布在炭纤维以外的区域，占绝大部分面积，C元素来自增强体炭纤维；Ni元素主要分布在炭纤维的周围；P元素也主要分布在炭纤维的四周，少量分布在基体中；O元素毫无规律地弥散分布在整个区域。从图2可以看出镀层中氧元素的含量较高，该氧元素可能是由镀层引入的。从整体来看，炭纤维表面的Ni镀层依旧存在，阻碍炭纤维与铝基体直接接触。图4 SCF-Ni/Al-Si复合材料的面扫描图

在扫描电镜下测量镀层的厚度，结果如图2(a)所示，可以看到在本次实验中炭纤维表面的镍镀层的厚度为200～400 nm。此外，如图2(b)所示，镀镍炭纤维表面的能谱分析显示该镀层由C,O,Ni和P四种元素组成，表明Ni成功地镀覆在炭纤维的表面上。并且镀层中不仅含有Ni、P元素，还有O元素，可以从镍沉积在炭纤维表面的形核机理来解释。炭纤维在粗化处理后，其表面富集了大量的—COOH,—OH和—O等活性基团，这些活性基团在敏化和活化过程中吸附Sn-Pd离子形成活性的形核中心，促进Ni2+在纤维表面沉积。检测结果显示镀层O含量高，可能是由—COOH等活性基团残留在镀层表面所导致。图2 炭纤维表面的镀层厚度和EDS元素分析

【参考文献】：
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本文编号：3287171