真空熱壓擴(kuò)散法制備層壓編織Cf-Al復(fù)合材料工藝及組織研究.pdf

1、Cf/Al復(fù)合材料具有輕質(zhì)、比強(qiáng)度高、比剛度高等優(yōu)異性能，還擁有更好的高溫性能與耐蝕性、穩(wěn)定性，倍受航空航天、國防軍工行業(yè)的關(guān)注，已發(fā)展成為現(xiàn)代國防軍工領(lǐng)域最具戰(zhàn)略意義的結(jié)構(gòu)材料之一。傳統(tǒng)的復(fù)合成型工藝包括液態(tài)法和固態(tài)法。本文采用真空熱壓擴(kuò)散法制備了層壓編織Cf/Al復(fù)合材料，重點探討了熱壓溫度、保溫時間及壓力等工藝參數(shù)對層壓編織Cf/Al復(fù)合材料的致密度、微觀組織、界面反應(yīng)及力學(xué)性能的影響規(guī)律，另外還研究了模具溫度場的變化。主要結(jié)論如

2、下：
　　在爐膛溫度分別為610℃、620℃和630℃時，模具中心溫度在爐膛保溫0-50min范圍內(nèi)，模具中心溫度上升；在爐膛保溫80-120min時間范圍內(nèi)，模具中心溫度基本趨于穩(wěn)定；當(dāng)爐膛保溫時間達(dá)到80min時，模具中心分別為608℃、617℃、626℃，分別與爐膛溫度相差2℃、3℃、4℃。從爐膛保溫80min之后，開始計算熱壓保溫時間，可以獲得穩(wěn)定的熱壓溫度。隨著保溫時間的延長，模具中心溫度越接近爐膛溫度。
　　熱壓

3、溫度是層壓編織Cf/Al復(fù)合材料真空熱壓擴(kuò)散成型的關(guān)鍵工藝參數(shù)。通過正交實驗得出最優(yōu)工藝參數(shù)為：熱壓溫度626℃、保溫時間50min、壓力20MPa；該工藝參數(shù)下復(fù)合材料的致密度達(dá)到99.05％。在一定范圍內(nèi)，隨熱壓溫度、保溫時間及壓力的增加，致密度呈遞增趨勢。
　　采用真空熱壓擴(kuò)散法成功制備了層壓編織Cf/Al復(fù)合材料，碳纖維雙向疊層均勻分布在鋁基體中，復(fù)合材料組織均勻致密，鋁基體與碳纖維界面結(jié)合較緊密，沒有孔隙、雜質(zhì)等缺陷產(chǎn)生

4、。鋁基體與碳纖維形成的界面為粗糙界面，界面結(jié)合處生成了少量的桿狀A(yù)l4C3，脆性反應(yīng)物Al4C3近似含量為3.6%。
　　隨著熱壓溫度、保溫時間及壓力的增加，層壓編織Cf/Al復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度呈增加趨勢。在熱壓溫度626℃、保溫時間50min、壓力20MPa的工藝條件下制備的復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度達(dá)到98.52MPa。且復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度隨熱壓溫度、保溫時間及壓力的增加，整體呈現(xiàn)增加趨勢。
　　復(fù)合材料斷口高低不平、有大量碳纖維拔