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文檔簡介
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℃
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