連續(xù)SiCf-Al復(fù)合材料的界面強(qiáng)度及其對(duì)復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度的影響.pdf

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

2、化和工程應(yīng)用具有重要的意義。
　　本文在單根纖維的拔出試驗(yàn)和纖維頂出試驗(yàn)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)采用真空氣壓浸滲的方法制備了連續(xù)單束細(xì)絲SiCf/Al復(fù)合材料試樣，探討了連續(xù)單束細(xì)絲SiCf/Al復(fù)合材料界面強(qiáng)度的單束拔出測(cè)試方法。并著重研究了基體鋁合金、纖維預(yù)熱溫度對(duì)單束細(xì)絲連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料界面強(qiáng)度的影響及其作用機(jī)理，并進(jìn)一步探尋了復(fù)合材料的界面強(qiáng)度對(duì)其拉伸強(qiáng)度的影響。主要結(jié)論如下：
　　采用美國(guó)Instron5543型

3、單立拉伸材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)連續(xù)的單束細(xì)絲SiCf/Al復(fù)合材料進(jìn)行了單束纖維的拉脫拔出實(shí)驗(yàn)，得到了不同條件下的纖維極限拔出長(zhǎng)度，拉脫是在基體與纖維之間界面處發(fā)生的，應(yīng)是界面強(qiáng)度的反應(yīng)，通過(guò)單束纖維拔出的微拉伸能有效表征連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料中纖維/基體的界面強(qiáng)度，尤其對(duì)于中、弱界面強(qiáng)度的測(cè)試更為有效、簡(jiǎn)單。
　　連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料的制備工藝參數(shù)（纖維預(yù)熱溫度）及基體合金的特性對(duì)復(fù)合材料界面強(qiáng)度有著顯著的影響?；w合金能有效改

4、變連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料中纖維/基體之間的界面強(qiáng)度，并對(duì)連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度有著明顯的影響；其中以ZL301為基體的單束連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料，其界面強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)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(fù)合材料，其界面強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度相差不大，分別為0.58MPa~0.87MPa、157MPa和0.65MPa~0.98MPa、154MPa。

5、r>　　同時(shí)，對(duì)復(fù)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(duì)纖維表面的形貌有明顯的影響：從SiCf/ZL102復(fù)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(fù)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(fù)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(cè)面反映出了界面反應(yīng)的程度

6、。
　　纖維預(yù)熱溫度是連續(xù)SiCf/Al復(fù)合材料真空氣壓浸滲成形工藝中的關(guān)鍵參數(shù)，改變纖維預(yù)熱溫度能有效調(diào)整復(fù)合材料中纖維與基體的界面強(qiáng)度，隨著纖維預(yù)熱溫度的升高，界面強(qiáng)度表現(xiàn)為逐漸升高的趨勢(shì)，其中，500℃、530℃的界面強(qiáng)度為0.54MPa~0.81MPa、1.8MPa~2.7MPa，當(dāng)預(yù)熱溫度上升到550℃，其界面強(qiáng)度進(jìn)一步提高；而復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度在預(yù)熱溫度530℃時(shí)達(dá)到最大，為232MPa，隨著纖維預(yù)熱溫度上升到550℃