三維增強(qiáng)Cf-Al復(fù)合材料微觀組織與高溫力學(xué)性能研究.pdf

1、三維增強(qiáng)Cf/Al復(fù)合材料是一種典型的輕質(zhì)、高強(qiáng)和結(jié)構(gòu)-性能可設(shè)計復(fù)合材料，其不但具有單向增強(qiáng)Cf/Al復(fù)合材料比強(qiáng)度和比模量高、熱膨脹系數(shù)小、耐熱性好等優(yōu)點，而且三維編織結(jié)構(gòu)使其具有良好的結(jié)構(gòu)整體性和性能可設(shè)計性，是一種在航空航天領(lǐng)域極具發(fā)展應(yīng)用潛力的先進(jìn)復(fù)合材料。
　　本文以ZL301為基體合金，以碳纖維（M40）三維五向織物為增強(qiáng)體，采用真空氣壓浸滲法制備了三維五向增強(qiáng)Cf/Al復(fù)合材料（簡稱3D-Cf/Al復(fù)合材料）。首先

2、研究了纖維預(yù)熱溫度對3D-Cf/Al復(fù)合材料微觀組織以及室溫與高溫力學(xué)性能的影響，確定了其最佳纖維預(yù)熱溫度。在此基礎(chǔ)上，研究了兩種纖維體積分?jǐn)?shù)（45％和50%）的3D-Cf/Al復(fù)合材料在室溫與高溫（200~300℃）下的拉伸力學(xué)行為，探討了3D-Cf/Al復(fù)合材料室溫與高溫拉伸斷裂失效機(jī)理。獲得了以下結(jié)論：
　　真空氣壓浸滲法制備的3D-Cf/Al復(fù)合材料致密度和纖維分布均勻性隨纖維預(yù)熱溫度的提高而改善，但其界面反應(yīng)產(chǎn)物(Al4

3、C3相)比例隨纖維預(yù)熱溫度提高而明顯增加，在同一纖維預(yù)熱溫度下制備的復(fù)合材料試樣中組織均勻性良好。
　　3D-Cf/Al復(fù)合材料室溫強(qiáng)度隨預(yù)熱溫度提高呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，預(yù)熱溫度570℃制備的復(fù)合材料室溫極限強(qiáng)度最高(577MPa)；復(fù)合材料高溫（300℃下）強(qiáng)度隨預(yù)熱溫度提高而增加，預(yù)熱溫度600℃制備的復(fù)合材料高溫極限強(qiáng)度最高（549MPa），高溫拉伸中基體合金回復(fù)軟化引起的界面結(jié)合弱化，有利于發(fā)揮復(fù)合材料界面滑移和纖維承

4、載作用，從而提高其高溫力學(xué)性能。
　　相同預(yù)熱溫度（570℃）下制備的纖維體積分?jǐn)?shù)45%和50%的3D-Cf/Al復(fù)合材料組織均勻性和致密度差異不明顯，而其室溫拉伸極限強(qiáng)度分別為577MPa和859MPa，增大纖維體積分?jǐn)?shù)可提高復(fù)合材料的室溫與高溫力學(xué)性能；在相同預(yù)熱溫度和纖維體積分?jǐn)?shù)條件下，3D-Cf/Al復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度隨拉伸溫度提高呈現(xiàn)先增加后下降的規(guī)律，其彈性模量隨著拉伸溫度上升而持續(xù)降低。
　　3D-Cf/Al復(fù)合