真空熱壓擴散法制備碳纖維布增強Al基復合材料組織及性能研究.pdf

1、碳纖維增強鋁基復合材料具有比強度高、比模量高、導電導熱性能好和高溫強度穩(wěn)定等優(yōu)異特點，在太空環(huán)境中，依然能穩(wěn)定的發(fā)揮其性能。本文選用純鋁箔和2024鋁合金為基體，表面無涂層的T300碳纖維布為增強體，采用真空熱壓擴散法制備碳纖維布增強鋁基復合材料，系統研究了制備過程中模具內溫度的溫度場分布，以及制備工藝參數對碳纖維布增強鋁基復合材料的微觀組織、界面結合、致密度、力學性能和斷口形貌等的影響規(guī)律。獲得主要結論如下。
　　當熱壓爐爐膛保

2、溫在540℃-700℃范圍內，爐膛保溫在0-80min內，熱壓模具內的溫度上升；爐膛保溫在80-120min內，模具的溫度場趨于穩(wěn)定，模具溫度上升緩慢，接近爐膛溫度；模具中心與距離模具中心50mm處的溫差低于3℃，熱壓模具中心的溫度比爐膛溫度低17℃。本文從爐膛保溫80min開始計算熱壓時間，可以獲得穩(wěn)定熱壓溫度。
　　模具中心溫度與爐膛保溫溫度及保溫時間關系的擬合方程為：(此處公式省略)
　　距離模具中心50mm處的溫度與

3、爐膛保溫溫度及保溫時間關系的擬合方程為：(此處公式省略)
　　熱壓溫度提高使鋁箔與鋁合金基體的流動性增強，熱壓溫度過高會使碳纖維束被灼燒受到損傷；熱壓時間的延長使鋁箔與鋁合金基體向增強體碳纖維束之間擴散時間延長，熱壓時間過長，導致制備周期變長，還會導致大量的Al4C3生成；熱壓壓力的增加克服鋁合金粉末之間的摩擦與相互楔住等外力，使復合材料中間的空氣外溢，熱壓壓力過大會使碳纖維束受到剪切力受到損傷。當碳纖維布體積分數為16.39％，

4、在600℃，70min，15MPa工藝參數下制備出的復合材料結構完整，致密度達到98.96%，鋁合金基體包裹著碳纖維束增強體，結合緊密，幾乎沒有孔隙。
　　在600℃，70min，15MPa工藝參數下制備的復合材料，增強體碳纖維與鋁合金基體之間發(fā)生了微弱的化學反應，產生了極少量的Al4C3，在該工藝參數制備的復合材料的界面結合是混合結合界面，以溶解和潤濕結合為主，機械結合和交換反應為輔。
　　隨著熱壓溫度的提高，熱壓時間的延