连续碳纤维增强铝导线制备技术研究
发布时间：2021-10-05 03:50
实现碳纤维与铝基体之间的良好结合,是推动连续碳纤维增强铝导线在电线电缆行业中广泛应用的关键。本文以经过电磁搅拌化学镀镍处理的单向连续碳纤维作为增强相,纯铝作为基体,利用重力铸造+热挤压/冷拉拔方法制备连续碳纤维增强铝基复合材料,研究在电磁搅拌施镀状态下工艺参数对连续碳纤维表面微观形貌及镀层沉积速率的影响规律,分析铸态及加工态复合材料的微观组织性能、界面结构特征,为连续碳纤维增强铝基复合材料的应用提供参考。本文获得的主要研究结果如下:（1）当搅拌转速一定时,随着施镀时间、镀液温度、镀液pH值的不断增加,碳纤维表面镀层逐渐变得均匀完整,且镀层厚度逐渐增大,但当施镀时间超过20min,镀液温度超过75℃,镀液pH值超过8时,镀层表面沉积了大量形状不一的胞状镍颗粒,形成粗糙的表面形貌。镀层的沉积速率随着镀液温度、镀液pH值的升高而增大。当搅拌转速由200rpm增加到300rpm时,镀层的沉积速率随着搅拌转速的增加而不断增大;当搅拌转速由300rpm增加到400rpm时,镀层的沉积速率随着搅拌转速的增加而不断减小。电磁搅拌辅助连续碳纤维化学镀镍的最佳施镀工艺参数为施镀时间15至20min,镀液温...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料铸锭照片
第2章实验材料及方法13维竖直固定于模具当中，值得注意的是，碳纤维的固定操作一定要迅速，避免由于其自身散热能力强而使预热效果变差。最终以普通重力铸造的方式将坩埚中已熔炼好的铝液浇到模具内，流体顺着模具腔内壁流向模具底部并且从底部逐渐上升，此时碳纤维束瞬间被铝液包围填充。待铝液凝固成形后，复合材料制备完毕，复合材料铸锭照片如图2.2所示。图2.2复合材料铸锭照片Fig.2.2Compositeingotpicture2.2.4热挤压变形Cf/Al复合材料的热挤压变形加工在卧式630T铝型材正向挤压机上进行，首先启动挤压机，将挤压筒温度设置为400℃进行预热，然后将规格为Φ100mm×200mm的圆柱形复合材料铸锭连同挤压模具一起放置于热处理炉中进行400℃恒温预热处理，400℃也为坯料最终的挤压温度，挤压模具选用挤压比分别为15:1、20:1、30:1的规格，待预热完毕后，将模具迅速装置于挤压机内，随后将坯料迅速放置于挤压筒内，启动挤压机，坯料受到挤压轴的推力作用，最终从模具孔挤出。在挤压过程中，挤压速度为2mm/s，挤压后的棒坯直径为Φ22mm，挤压过程示意图如图2.3所示。图2.3挤压过程示意图Fig.2.3SchematicdiagramofextrusionprocessContinuouscarbonfiberProductsExtrusioncylinderExtrusionshaftExtrusionbilletExtrusiondie
沈阳工业大学硕士学位论文142.2.5冷拉拔变形Cf/Al复合材料的冷拉拔变形加工在FR-16卧式液压拉拔机上进行，首先将圆柱形复合材料拉拔试样的加持端部分利用滚轴轧机进行轧制加工，目的是能使加持端穿过拉拔模具孔20-30mm的距离，以便拉拔装置对试样加持端进行加持固定，然而在加持端穿过模具孔前需将模具孔清理干净并在模具孔处和拉拔试样表面涂抹植物油，植物油不仅能起到润滑作用还能在拉拔过程中起到降温的作用。加持一端在完成加持后，启动拉拔机，最终试样在拉拔力的作用下被匀速的从模具孔拉出，拉拔期间，拉拔速度始终保持为5m/min。本实验采取逐道次、多道次进行拉拔以达到相应的变形量的目的。试样在每通过一道次的拉拔后，其自身直径都会有相应的减小，值得注意的是，为防止拉拔过程中复合材料加持端发生断裂的现象以及还要确保碳纤维在拉拔过后仍然在基体中能完好的分布，每一拉拔道次的减径量不宜太大，因此本实验控制每一拉拔道次的减径量为2-4mm区间。拉拔过程示意图如图2.4所示。不同孔径大小的拉拔模具如图2.5所示。图2.4拉拔过程示意图Fig.2.4Schematicdiagramofdrawingprocess图2.5拉拔模具照片Fig.2.5DrawingdiepictureFDrawingforceContinuouscarbonfiberd0DieholeDrawingdieproductsdK
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维铁网催化法化学镀镍[J]. 曾文清,曾为民,高中正,马玉录. 表面技术. 2017(06)
[2]3D-Cf/Al复合材料真空气压浸渗工艺研究[J]. 徐鹏,徐志锋,余欢,王振军,姚菁,聂明明. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[3]碳纤维化学镀镍表面改性研究[J]. 姚怀,郭军华,崔文聪,董伟学,詹海娇. 表面技术. 2014(05)
[4]碳纤维表面化学镀镍工艺的研究[J]. 娄卫东,仝新生,王少峰. 电镀与精饰. 2013(06)
[5]碳纤维表面化学镀镍研究[J]. 符道,张磊,孙万昌,苏建奎,杨国利,王小顺. 热加工工艺. 2012(16)
[6]连续纤维增强铝基复合材料制备技术研究进展[J]. 许久海,徐志锋,王振军,余欢. 铸造技术. 2010(12)
[7]碳纤维增强镁基复合材料表面化学镀镍Ni-P合金层[J]. 宋美慧,武高辉,王春雨,田首夫. 腐蚀科学与防护技术. 2008(05)
[8]碳纤维化学镀镍工艺参数的优化研究[J]. 侯伟,潘功配,关华,杨莎. 热加工工艺. 2007(12)
[9]真空压力浸渍法制备Gr／Mg复合材料[J]. 陈煜,顾明元,张国定. 机械工程材料. 1996(02)
[10]纤维强化全属基复合材料及其应用[J]. 凤仪,许少凡,颜世钦,应美芳,王成福. 机械工程材料. 1995(01)
博士论文
[1]Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D]. 蒋淑英.中国石油大学 2010
[2]化学镀镍磷合金过程中磷的析出及其对镀层性能的影响[D]. 崔国峰.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]搅拌法制备镀镍碳纤维ZL101基复合材料的研究[D]. 王敏.沈阳工业大学 2017
[2]基于电磁成形连续碳纤维增强铝基复合材料的制备工艺[D]. 郑菲.武汉理工大学 2017
[3]基于真空气压浸渗的2.5D-Cf/Al复合材料微观组织及力学性能研究[D]. 袁秀妹.南昌航空大学 2016
[4]超声波振动法制备碳纤维增强铝基复合材料[D]. 李广龙.沈阳工业大学 2016
[5]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[D]. 李洪军.南昌航空大学 2015
[6]基于真空气压浸渗的3D-Cf/Al复合材料微观组织及力学性能研究[D]. 周珍珍.南昌航空大学 2015
本文编号：3418942
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
复合材料铸锭照片
第2章实验材料及方法13维竖直固定于模具当中，值得注意的是，碳纤维的固定操作一定要迅速，避免由于其自身散热能力强而使预热效果变差。最终以普通重力铸造的方式将坩埚中已熔炼好的铝液浇到模具内，流体顺着模具腔内壁流向模具底部并且从底部逐渐上升，此时碳纤维束瞬间被铝液包围填充。待铝液凝固成形后，复合材料制备完毕，复合材料铸锭照片如图2.2所示。图2.2复合材料铸锭照片Fig.2.2Compositeingotpicture2.2.4热挤压变形Cf/Al复合材料的热挤压变形加工在卧式630T铝型材正向挤压机上进行，首先启动挤压机，将挤压筒温度设置为400℃进行预热，然后将规格为Φ100mm×200mm的圆柱形复合材料铸锭连同挤压模具一起放置于热处理炉中进行400℃恒温预热处理，400℃也为坯料最终的挤压温度，挤压模具选用挤压比分别为15:1、20:1、30:1的规格，待预热完毕后，将模具迅速装置于挤压机内，随后将坯料迅速放置于挤压筒内，启动挤压机，坯料受到挤压轴的推力作用，最终从模具孔挤出。在挤压过程中，挤压速度为2mm/s，挤压后的棒坯直径为Φ22mm，挤压过程示意图如图2.3所示。图2.3挤压过程示意图Fig.2.3SchematicdiagramofextrusionprocessContinuouscarbonfiberProductsExtrusioncylinderExtrusionshaftExtrusionbilletExtrusiondie
沈阳工业大学硕士学位论文142.2.5冷拉拔变形Cf/Al复合材料的冷拉拔变形加工在FR-16卧式液压拉拔机上进行，首先将圆柱形复合材料拉拔试样的加持端部分利用滚轴轧机进行轧制加工，目的是能使加持端穿过拉拔模具孔20-30mm的距离，以便拉拔装置对试样加持端进行加持固定，然而在加持端穿过模具孔前需将模具孔清理干净并在模具孔处和拉拔试样表面涂抹植物油，植物油不仅能起到润滑作用还能在拉拔过程中起到降温的作用。加持一端在完成加持后，启动拉拔机，最终试样在拉拔力的作用下被匀速的从模具孔拉出，拉拔期间，拉拔速度始终保持为5m/min。本实验采取逐道次、多道次进行拉拔以达到相应的变形量的目的。试样在每通过一道次的拉拔后，其自身直径都会有相应的减小，值得注意的是，为防止拉拔过程中复合材料加持端发生断裂的现象以及还要确保碳纤维在拉拔过后仍然在基体中能完好的分布，每一拉拔道次的减径量不宜太大，因此本实验控制每一拉拔道次的减径量为2-4mm区间。拉拔过程示意图如图2.4所示。不同孔径大小的拉拔模具如图2.5所示。图2.4拉拔过程示意图Fig.2.4Schematicdiagramofdrawingprocess图2.5拉拔模具照片Fig.2.5DrawingdiepictureFDrawingforceContinuouscarbonfiberd0DieholeDrawingdieproductsdK
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维铁网催化法化学镀镍[J]. 曾文清,曾为民,高中正,马玉录. 表面技术. 2017(06)
[2]3D-Cf/Al复合材料真空气压浸渗工艺研究[J]. 徐鹏,徐志锋,余欢,王振军,姚菁,聂明明. 特种铸造及有色合金. 2015(07)
[3]碳纤维化学镀镍表面改性研究[J]. 姚怀,郭军华,崔文聪,董伟学,詹海娇. 表面技术. 2014(05)
[4]碳纤维表面化学镀镍工艺的研究[J]. 娄卫东,仝新生,王少峰. 电镀与精饰. 2013(06)
[5]碳纤维表面化学镀镍研究[J]. 符道,张磊,孙万昌,苏建奎,杨国利,王小顺. 热加工工艺. 2012(16)
[6]连续纤维增强铝基复合材料制备技术研究进展[J]. 许久海,徐志锋,王振军,余欢. 铸造技术. 2010(12)
[7]碳纤维增强镁基复合材料表面化学镀镍Ni-P合金层[J]. 宋美慧,武高辉,王春雨,田首夫. 腐蚀科学与防护技术. 2008(05)
[8]碳纤维化学镀镍工艺参数的优化研究[J]. 侯伟,潘功配,关华,杨莎. 热加工工艺. 2007(12)
[9]真空压力浸渍法制备Gr／Mg复合材料[J]. 陈煜,顾明元,张国定. 机械工程材料. 1996(02)
[10]纤维强化全属基复合材料及其应用[J]. 凤仪,许少凡,颜世钦,应美芳,王成福. 机械工程材料. 1995(01)
博士论文
[1]Al/Fe、Al/Ni、Al/Ti液/固界面扩散溶解层研究[D]. 蒋淑英.中国石油大学 2010
[2]化学镀镍磷合金过程中磷的析出及其对镀层性能的影响[D]. 崔国峰.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]搅拌法制备镀镍碳纤维ZL101基复合材料的研究[D]. 王敏.沈阳工业大学 2017
[2]基于电磁成形连续碳纤维增强铝基复合材料的制备工艺[D]. 郑菲.武汉理工大学 2017
[3]基于真空气压浸渗的2.5D-Cf/Al复合材料微观组织及力学性能研究[D]. 袁秀妹.南昌航空大学 2016
[4]超声波振动法制备碳纤维增强铝基复合材料[D]. 李广龙.沈阳工业大学 2016
[5]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[D]. 李洪军.南昌航空大学 2015
[6]基于真空气压浸渗的3D-Cf/Al复合材料微观组织及力学性能研究[D]. 周珍珍.南昌航空大学 2015
本文编号：3418942
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