連續(xù)SiCf-Al復合材料的界面強度及其對復合材料拉伸強度的影響.pdf

1、界面在纖維增強金屬基復合材料中起著至關重要的作用，它不但是纖維增強金屬基復合材料中增強相和基體相互連接的紐帶，也是應力和其它信息相互傳遞的橋梁。很明顯，該類復合材料的性能將在很大程度上依賴于其界面性能。因此，要獲得性能優(yōu)異的連續(xù)纖維增強鋁基復合材料，就存在其界面優(yōu)化的問題。所以，分析這類復合材料界面強度的影響因素，并建立定量表征其界面強度的測試技術、建立鋁基復合材料界面強度與宏觀性能的聯(lián)系，對進一步促進連續(xù)SiCf/Al復合材料的界面優(yōu)

2、化和工程應用具有重要的意義。
　　本文在單根纖維的拔出試驗和纖維頂出試驗的基礎之上，通過采用真空氣壓浸滲的方法制備了連續(xù)單束細絲SiCf/Al復合材料試樣，探討了連續(xù)單束細絲SiCf/Al復合材料界面強度的單束拔出測試方法。并著重研究了基體鋁合金、纖維預熱溫度對單束細絲連續(xù)SiCf/Al復合材料界面強度的影響及其作用機理，并進一步探尋了復合材料的界面強度對其拉伸強度的影響。主要結論如下：
　　采用美國Instron5543型

3、單立拉伸材料試驗機對連續(xù)的單束細絲SiCf/Al復合材料進行了單束纖維的拉脫拔出實驗，得到了不同條件下的纖維極限拔出長度，拉脫是在基體與纖維之間界面處發(fā)生的，應是界面強度的反應，通過單束纖維拔出的微拉伸能有效表征連續(xù)SiCf/Al復合材料中纖維/基體的界面強度，尤其對于中、弱界面強度的測試更為有效、簡單。
　　連續(xù)SiCf/Al復合材料的制備工藝參數(shù)（纖維預熱溫度）及基體合金的特性對復合材料界面強度有著顯著的影響?；w合金能有效改

4、變連續(xù)SiCf/Al復合材料中纖維/基體之間的界面強度，并對連續(xù)SiCf/Al復合材料的拉伸強度有著明顯的影響；其中以ZL301為基體的單束連續(xù)SiCf/Al復合材料，其界面強度和拉伸強度均最大，為1.8MPa~2.7MPa和235MPa；以ZL102和ZL210A為基體的單束連續(xù) SiCf/Al復合材料，其界面強度和拉伸強度相差不大，分別為0.58MPa~0.87MPa、157MPa和0.65MPa~0.98MPa、154MPa。

5、r>　　同時，對復合材料中萃取出SiC纖維的SEM分析也發(fā)現(xiàn)，基體鋁合金對纖維表面的形貌有明顯的影響：從SiCf/ZL102復合材料中萃取出的纖維其表面較光滑，且表面有少許界面相附著在纖維表面，其尺寸較小且比較分散；從SiCf/ZL210A復合材料中萃取出的纖維其表面有較多界面相附著在纖維表面，尺寸較大且比較集中；從SiCf/ZL301復合材料中萃取出的纖維其表面很粗糙，且表面有大量界面相附著在纖維表面，這也從側面反映出了界面反應的程度

6、。
　　纖維預熱溫度是連續(xù)SiCf/Al復合材料真空氣壓浸滲成形工藝中的關鍵參數(shù)，改變纖維預熱溫度能有效調整復合材料中纖維與基體的界面強度，隨著纖維預熱溫度的升高，界面強度表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢，其中，500℃、530℃的界面強度為0.54MPa~0.81MPa、1.8MPa~2.7MPa，當預熱溫度上升到550℃，其界面強度進一步提高；而復合材料的拉伸強度在預熱溫度530℃時達到最大，為232MPa，隨著纖維預熱溫度上升到550℃