论文部分内容阅读
碳纤维增强铝基复合材料因同时具备了铝合金与碳纤维的优点,已经被广泛应用于航天航空领域。但其所面临的铝基体与碳纤维增强体低温不“润湿”和高温界面反应问题严重制约着碳纤维增强铝基复合材料的发展。基于此,本文通过热压法制备出了无涂层处理的碳纤维编织布增强铝基复合板,并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线衍射分析仪(XRD)和电子万能试验机等多种先进测试手段深入研究了碳纤维增强铝基复合板的界面微观组织结构；测试了不同状态下碳纤维增强铝基复合板的力学性能,揭示了碳纤维增强铝基复合板的界面组织结构与其力学性能的内在联系。主要研究结果如下：(1)通过热压法,使用纯铝为金属基体,表面无涂层的碳纤维编织布为增强体,在600℃、620℃、640℃和660℃下,成功地制备出了碳纤维增强铝基复合板。(2)通过对不同温度下制备的复合板的界面结合状态进行显微观察可以得出：随着温度的升高,界面结合状态呈抛物线变化趋势,在640℃下,复合板的界面结合状态最好。在这种制备工艺下,复合板界面结合良好,没有宏观裂纹,孔洞等缺陷,界面上也没有脆性相A14C3被检测到,界面结合以扩散溶解结合为主,机械咬合为辅。(3)不同温度下制备的单层碳纤维增强铝基复合板的界面结合性能和拉伸性能结果表明：随着温度的升高,界面结合性能和拉伸性能都是先升高后降低,在640℃下,复合板的综合性能最高,界面结合强度达5.43MPa,拉伸强度达103.5MPa。(4)不同纤维层对复合板的拉伸性能的影响结果表明：随着纤维层数的增加,碳纤维增强铝基复合板的拉伸强度直线增加,在添加到三层纤维时,复合板的拉伸强度增加了50.5%,伸长率增加了86.8%。(5)对拉伸断口的分析结果表明：结合界面良好的复合板在受力时,可以通过纤维增强体的拔出和脱粘作用来传递应力,吸收断裂能,从而提高复合板的强度。但是当结合界面过强时,纤维增强体不能拔出来消耗能量,使得复合板呈现低应力破坏,降低了复合板的强度。