搅拌铸造法制备短碳纤维增强铝基复合材料

发布时间：2018-10-05 09:46

【摘要】：本文通过添加不同含量的镀铜碳纤维,采用液态搅拌铸造法成功的制备出含不同碳纤维体积分数的短碳纤维增强铝基复合材料。通过金相显微镜、维氏硬度测试、扫描电子显微镜、拉伸试验、油浸和阿基米德原理等检测方法,对碳纤维含量、热处理工艺以及挤压工艺对短碳纤维增强铝基复合材料微观组织、物理性能及力学性能的影响进行了深入研究。 通过对碳纤维表面镀铜,解决了碳纤维和2024铝合金基体的润湿性和界面反应问题。通过采用并使用1%的硼酸熔液对镀铜碳纤维表面进行浸泡处理,解决了复合材料制备过程中的高温氧化的问题。 通过对熔体搅拌桨和熔配炉的改造设计,增加了向熔体中添加短碳纤维的速度,改善了短碳纤维在基体中的分布,避免了碳纤维添加过程中出现的高温灼伤、熔滴飞溅等危险。通过分析不同参数对复合材料微观组织和微观缺陷的影响,发现了搅拌温度、搅拌时间、搅拌速度及保温时间等工艺参数对复合材料的微观组织、物理性能和力学性能的影响规律,确定了复合材料的最佳搅拌铸造制备工艺：碳纤维添加温度为760℃,搅拌时间为10min,搅拌速度为2500r/min,保温时间为1Omin,浇注温度在690-720℃之间。采用此工艺制备的短碳纤维增强2024铝基复合材料碳纤维分散均匀,与基体结合良好。 短碳纤维增强铝基复合材料铸态组织的气孔率比较高,密度和致密性相对比较低。热挤压致密化没有改变碳纤维在铝合金基体中的分布及碳纤维与基体的结合,但组织中的缺陷明显下降。小尺寸气孔焊合并消失,大尺寸的气孔发生了明显的塌陷。复合材料的密度接近于2024合金,致密度明显得到改善,碳纤维体积分数对致密度的影响明显减轻。 无论热处理与否,碳纤维的增加都提高了复合材料的硬度。复合材料硬度硬度随着碳纤维体积分数的增加呈先升后降趋势。当材料中含有1%Cf时,复合材料具有最高的强度和硬度。碳纤维的复合使复合材料的弹性模量得到了明显的增加,复合材料的弹性模量均高于基体合金,而且随着碳纤维体积分数的增加而增加。
[Abstract]:%E6%9C%AC%E6%96%87%E9%80%9A%E8%BF%87%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E4%B8%8D%E5%90%8C%E5%90%AB%E9%87%8F%E7%9A%84%E9%95%80%E9%93%9C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%2C%E9%87%87%E7%94%A8%E6%B6%B2%E6%80%81%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%93%B8%E9%80%A0%E6%B3%95%E6%88%90%E5%8A%9F%E7%9A%84%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%87%BA%E5%90%AB%E4%B8%8D%E5%90%8C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E4%BD%93%E7%A7%AF%E5%88%86%E6%95%B0%E7%9A%84%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99.%E9%80%9A%E8%BF%87%E9%87%91%E7%9B%B8%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%2C%E7%BB%B4%E6%B0%8F%E7%A1%AC%E5%BA%A6%E6%B5%8B%E8%AF%95%2C%E6%89%AB%E6%8F%8F%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C%2C%E6%8B%89%E4%BC%B8%E8%AF%95%E9%AA%8C%2C%E6%B2%B9%E6%B5%B8%E5%92%8C%E9%98%BF%E5%9F%BA%E7%B1%B3%E5%BE%B7%E5%8E%9F%E7%90%86%E7%AD%89%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%96%B9%E6%B3%95%2C%E5%AF%B9%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%90%AB%E9%87%8F%2C%E7%83%AD%E5%A4%84%E7%90%86%E5%B7%A5%E8%89%BA%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E6%8C%A4%E5%8E%8B%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%AF%B9%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%2C%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%8F%8A%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E6%80%A7%E8%83%BD%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E4%BA%86%E6%B7%B1%E5%85%A5%E7%A0%94%E7%A9%B6.%0D%0A%0D%0A%09%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%AF%B9%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E9%95%80%E9%93%9C%2C%E8%A7%A3%E5%86%B3%E4%BA%86%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%92%8C2024%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%9A%84%E6%B6%A6%E6%B9%BF%E6%80%A7%E5%92%8C%E7%95%8C%E9%9D%A2%E5%8F%8D%E5%BA%94%E9%97%AE%E9%A2%98.%E9%80%9A%E8%BF%87%E9%87%87%E7%94%A8%E5%B9%B6%E4%BD%BF%E7%94%A81%25%E7%9A%84%E7%A1%BC%E9%85%B8%E7%86%94%E6%B6%B2%E5%AF%B9%E9%95%80%E9%93%9C%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E8%A1%A8%E9%9D%A2%E8%BF%9B%E8%A1%8C%E6%B5%B8%E6%B3%A1%E5%A4%84%E7%90%86%2C%E8%A7%A3%E5%86%B3%E4%BA%86%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%88%B6%E5%A4%87%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E7%9A%84%E9%AB%98%E6%B8%A9%E6%B0%A7%E5%8C%96%E7%9A%84%E9%97%AE%E9%A2%98.%0D%0A%0D%0A%09%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%AF%B9%E7%86%94%E4%BD%93%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%A1%A8%E5%92%8C%E7%86%94%E9%85%8D%E7%82%89%E7%9A%84%E6%94%B9%E9%80%A0%E8%AE%BE%E8%AE%A1%2C%E5%A2%9E%E5%8A%A0%E4%BA%86%E5%90%91%E7%86%94%E4%BD%93%E4%B8%AD%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E7%9A%84%E9%80%9F%E5%BA%A6%2C%E6%94%B9%E5%96%84%E4%BA%86%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%9C%A8%E5%9F%BA%E4%BD%93%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%88%86%E5%B8%83%2C%E9%81%BF%E5%85%8D%E4%BA%86%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E8%BF%87%E7%A8%8B%E4%B8%AD%E5%87%BA%E7%8E%B0%E7%9A%84%E9%AB%98%E6%B8%A9%E7%81%BC%E4%BC%A4%2C%E7%86%94%E6%BB%B4%E9%A3%9E%E6%BA%85%E7%AD%89%E5%8D%B1%E9%99%A9.%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%88%86%E6%9E%90%E4%B8%8D%E5%90%8C%E5%8F%82%E6%95%B0%E5%AF%B9%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%E5%92%8C%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BC%BA%E9%99%B7%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%2C%E5%8F%91%E7%8E%B0%E4%BA%86%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%B8%A9%E5%BA%A6%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%97%B6%E9%97%B4%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%8F%8A%E4%BF%9D%E6%B8%A9%E6%97%B6%E9%97%B4%E7%AD%89%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%8F%82%E6%95%B0%E5%AF%B9%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%84%E7%BB%87%2C%E7%89%A9%E7%90%86%E6%80%A7%E8%83%BD%E5%92%8C%E5%8A%9B%E5%AD%A6%E6%80%A7%E8%83%BD%E7%9A%84%E5%BD%B1%E5%93%8D%E8%A7%84%E5%BE%8B%2C%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E4%BA%86%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%9A%84%E6%9C%80%E4%BD%B3%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%93%B8%E9%80%A0%E5%88%B6%E5%A4%87%E5%B7%A5%E8%89%BA%EF%BC%9A%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E4%B8%BA760%E2%84%83%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E6%97%B6%E9%97%B4%E4%B8%BA10min%2C%E6%90%85%E6%8B%8C%E9%80%9F%E5%BA%A6%E4%B8%BA2500r%2Fmin%2C%E4%BF%9D%E6%B8%A9%E6%97%B6%E9%97%B4%E4%B8%BA1Omin%2C%E6%B5%87%E6%B3%A8%E6%B8%A9%E5%BA%A6%E5%9C%A8690-720%E2%84%83%E4%B9%8B%E9%97%B4.%E9%87%87%E7%94%A8%E6%AD%A4%E5%B7%A5%E8%89%BA%E5%88%B6%E5%A4%87%E7%9A%84%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA2024%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%88%86%E6%95%A3%E5%9D%87%E5%8C%80%2C%E4%B8%8E%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%BB%93%E5%90%88%E8%89%AF%E5%A5%BD.%0D%0A%0D%0A%09%E7%9F%AD%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%A2%9E%E5%BC%BA%E9%93%9D%E5%9F%BA%E5%A4%8D%E5%90%88%E6%9D%90%E6%96%99%E9%93%B8%E6%80%81%E7%BB%84%E7%BB%87%E7%9A%84%E6%B0%94%E5%AD%94%E7%8E%87%E6%AF%94%E8%BE%83%E9%AB%98%2C%E5%AF%86%E5%BA%A6%E5%92%8C%E8%87%B4%E5%AF%86%E6%80%A7%E7%9B%B8%E5%AF%B9%E6%AF%94%E8%BE%83%E4%BD%8E.%E7%83%AD%E6%8C%A4%E5%8E%8B%E8%87%B4%E5%AF%86%E5%8C%96%E6%B2%A1%E6%9C%89%E6%94%B9%E5%8F%98%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E5%9C%A8%E9%93%9D%E5%90%88%E9%87%91%E5%9F%BA%E4%BD%93%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%88%86%E5%B8%83%E5%8F%8A%E7%A2%B3%E7%BA%A4%E7%BB%B4%E4%B8%8E%E5%9F%BA%E4%BD%93%E7%9A%84%E7%BB%93%E5%90%88%2C%E4%BD%86%E7%BB%84%E7%BB%87%E4%B8%AD%E7%9A%84%E7%BC%BA%E9%99%B7%E6%98%8E%E6%98%BE%E4%B8%8B%E9%99%8D.%E5%B0%8F%E5%B0%B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【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB331

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3 本报驻美国记者 毛黎;复合材料走向纳米化[N];科技日报;2009年

4 ;复合材料包装复合罐[N];中国包装报;2003年

5 ;复合材料包装复合罐[N];中国包装报;2004年

6 王讯;我国最大“以铝节铜”复合材料基地开工[N];中国有色金属报;2010年

7 梁亚宏;美国用复合材料制成机器人“电子皮肤”[N];中国建材报;2010年

8 李宏文;红阳厂 复合材料产品停控措施效果好[N];中国航天报;2010年

9 黄浩宇;复合材料在医疗及娱乐领域的应用[N];中国建材报;2010年

10 本报记者 孟晶;全球复合材料行业“东方红”[N];中国化工报;2010年

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2 聂军武;CoFe_2O_4-BaTiO_3磁电复合材料的制备及性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

3 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年

4 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年

5 尹昌平;共注射RTM制备承载/隔热/防热一体化复合材料[D];国防科学技术大学;2009年

6 康建立;铜基体上原位合成碳纳米管（纤维）及其复合材料的性能[D];天津大学;2009年

7 庄健;Cu/TiC复合材料的制备，，组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年

8 韩相华;铁基微粉/粘合剂复合材料的微波吸收性能研究[D];兰州大学;2010年

9 王宝来;三维编织复合材料的力学性能和尺寸效应研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 孟黎清;飞机蜂窝结构动态冲击下的破坏机理及吸收能量分配机制[D];太原理工大学;2011年

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2 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年

3 沈艳萍;高介电常数氰酸酯基复合材料的研究[D];苏州大学;2011年

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5 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 李国琴;泡沫来层复合材料的制备及其力学和阻燃性能的研究[D];东华大学;2011年

7 金莹莹;周期微六面体点阵复合材料带隙阻尼特性研究[D];大连理工大学;2012年

8 蒋园园;光纤光栅传感器应用于复合材料损伤监测的研究[D];武汉理工大学;2012年

9 滕祥萌;复合材料闭合薄壁梁的模态阻尼预测[D];山东科技大学;2011年

10 姜舜;复合材料的多平面加强柱壳结构研究[D];华中科技大学;2011年

本文编号：2252918