合金元素對(duì)Cf-Al復(fù)合材料微觀組織及性能影響.pdf

1、本文以航天器結(jié)構(gòu)件為背景，開(kāi)發(fā)新型高比強(qiáng)度、高比剛度的碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(Cf/Al)。復(fù)合材料采用壓力浸滲法制備，纖維體積分?jǐn)?shù)為60％，基體合金為不同Mg含量的Al-Mg合金。利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、高分辨電鏡(HREM)、能譜儀(EDAX)、布氏硬度計(jì)和多功能電子拉伸機(jī)等多種手段對(duì)復(fù)合材料的微觀組織、界面結(jié)構(gòu)及形成機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，測(cè)試了復(fù)合材料的力學(xué)性能和腐蝕性能，分析了相關(guān)的影響因素。
　　論文

2、通過(guò)改變基體合金成分來(lái)分析Mg元素對(duì)復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)與微觀組織以及力學(xué)性能的影響。
　　為研究碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的浸滲原理，采用真空座滴法對(duì)不同Mg含量的基體合金與碳纖維布之間的潤(rùn)濕行為進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，基體鋁中Mg元素的添加，可以降低鋁合金對(duì)纖維的潤(rùn)濕角，當(dāng)Mg元素增加到13wt.%以上，其基體合金對(duì)纖維的潤(rùn)濕角急劇下降，潤(rùn)濕效果明顯得到改善。由潤(rùn)濕角變化又可直接計(jì)算出在壓力浸滲條件下制備復(fù)合材料的最低制備壓力，可以用以

3、指導(dǎo)復(fù)合材料的制備。
　　研究發(fā)現(xiàn)，Mg元素具有明顯的界面偏聚現(xiàn)象，可以改變界面處的第二相析出行為。隨著基體合金中Mg元素含量的增加，復(fù)合材料界面上析出的Al4C3相逐漸減少直至消失，取而代之的是開(kāi)始在界面和晶內(nèi)形成亞穩(wěn)結(jié)構(gòu)的β′(Al3Mg2)。在復(fù)合材料中，由于大量界面的引入，改變了析出條件，使得亞穩(wěn)相結(jié)構(gòu)的β′不能進(jìn)一步形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)β相。
　　隨著基體合金中Mg元素含量的增加，界面反應(yīng)產(chǎn)物改變，復(fù)合材料的力學(xué)性能得到大

4、幅度提高。Mg含量由0到8.5wt.%時(shí)抗彎強(qiáng)度急劇增加，由425MPa增加到1350MPa，而由Mg元素8.5wt.%增加到17wt.%時(shí)強(qiáng)度增加幅度變緩，由1350MPa增加到1500MPa。隨著基體合金中Mg含量增加，復(fù)合材料斷口也發(fā)生變化，由平直型斷裂到有大量纖維拔出的混合斷口斷口過(guò)渡，表明復(fù)合材料界面適度“脫粘”可以大幅度提高斷裂功。
　　在Cf/Al-Mg復(fù)合材料中基體合金中Mg元素含量的增加，復(fù)合材料的腐蝕性能明顯下