碳纤维增强5052铝合金复合板的制备及性能研究

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1、万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：到：选垒日期：丝丝笸。≤关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论

2、文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签‘名：翅：堕垒导师签名FI期：矽／弧歹、多万方数据太原理工大学硕士研究生毕业论文碳纤维增强5052铝合金复合板的制备及性能研究摘要随着复合材料的科研水平与制备工艺的不断提高，人们已经制备出具有优良性能的铝基复合材料。众所周知，玻璃纤维／环氧树脂增强铝合金层板(GL姣E)已经在飞机上使用；同时，碳纤维／环氧树脂增强铝合金层合板也已经开发出来。

3、然而，通过环氧树脂粘接的复合层板具有较低的界面结合强度，因此，层界面易发生破坏。此外，复合层板中的环氧树脂粘结剂具有易老化、高温稳定性差等缺点，这会影响纤维增强铝基复合材料的整体性能并限制其应用范围。因此，需要开发更具性能优势的复合层板来取代传统的CKALL复合材料，希望其在未来能应用在航空航天领域。本文提出并制备了碳纤维增强铝基复合层板，并研究了它的结构和性能。本文选用5052铝合金板作为基体材料，T-300单向碳纤维作为增强材料，基体与增强体之间的连接剂采用具有良好塑性的蛐合金，碳纤维增强铝基复合

4、层板是通过热压法制备而成的。本文研究了复合层板制备过程中的热压温度和热压载荷两个变量对复合层板力学性能和界面结合强度及微观组织结构的影响。通过电子万能拉伸试验机对不同工艺下制备的复合层板的层界面结合强度和室温拉伸力学性能进行测试；利用扫描电子显微镜(SEM)对复合层板界面的微观结构以及粘接拉伸断口进行分析：同时利用能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(Ⅺ①)对层界面的成分进行分析。研究结果表明：(1)采用ZIAl8合金作为中间连接剂，通过热压方法可以制备出高的层界面结合强度和室温拉伸性能的碳纤维增强铝基层合

5、板；(2)随着热压载荷的升高，不同热压温度下制备的复合层板界面结合强度呈现先增大后减小的趋势。在20MPa的热压载荷下，4000C热压温度下制备的复合层板界面结合强度大于3850C下制备的复合层板界面结合强度，分别为11．06MPa和4．43MPa；(3)当界面结合强度较高时，复合板在纵向拉伸断裂时仅有较少的碳纤维拔出，碳纤维能起到较大的增强作用。万方数据太原理工大学硕士研究生毕业论文在4000C和20MPa热压时，复合板的界面结合强度较高，较多的碳纤维能起到应力传递的作用，抗拉强度可达到351MPa

6、，与原始强度相比，提高了1．56倍。(4)在20MPa和4000C热压法制备的复合层板中，碳纤维没有与中间连接剂发生界面反应，同时，连接剂与基体板材的界面结合方式为冶金结合，而与碳纤维的界面结合方式为机械结合；(5)碳纤维与连接剂的润湿性与外加载荷密切相关，在4000C热压温度下，碳纤维与连接剂在10MPa时部分润湿，20MPa时能完全润湿，30MPa时仍然为部分润湿。上述结果说明，在合适的热压温度和外加载荷的作用下，可以为中间连接剂在碳纤维之间的流动和浸渗提供足够的动力，从而实现连接剂对碳纤维的润湿

7、，形成强的结合界面。碳纤维增强铝基层合板的力学性能取决于层界面结合强度和碳纤维的完整性。当碳纤维受到损伤时，会降低其对复合材料的增强作用；同时，当层界面结合强度较低时，碳纤维也不能完全发挥自身的增强作用。因此，较高强度的结合界面、保持碳纤维的完整性是复合层板获得最佳力学性能的必要条件。关键词：单向碳纤维，ZnAl8合金，热压法，复合层板，拉伸性能，结合界面II万方数据太原理工大学硕士研究生毕业论文FABRICATIONANDPROPEIUY小n，ES，nGATION0FCARBONFⅡ；ERRE烈FO

8、RCED5052ALUⅣⅢ汛7MALLOYC0Ⅳ田0SnEPI，A旺ABSTRACTWiththecontinuousimprovementoftheSCientmcresearchlevelandprocess，aluminummatrixcompositeswithexcellentpropertieshavebeenfabricated．It’Swell．knownthatGLARElaminates(glassfiber／epoxyresinre