热压法制备碳纤维增强铝基复合板的界面结构及性能研究

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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：!虱达日期：翌!．红壶!墨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文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅

2、；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：!虱斌日期：塑!垒。占：重导师签名：．垂盏豇日期：导师签名：．虫纽．艮日期：如l峰、舌。考万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文热压法制备碳纤维增强铝基复合板的界面结构及性能研究摘要㈣}llIlⅧ洲洲⋯洲删ⅧlY2692792碳纤维增强铝基复合材料因同时具备了铝合金与碳纤维的优点，已经被广泛应用于航天航空领域。但其所面临的铝基体与碳纤维增强体低温不“润湿”和高温界面反应问题严重制约着碳纤维增强铝基复合材料的发

3、展。基于此，本文通过热压法制备出了无涂层处理的碳纤维编织布增强铝基复合板，并利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、x射线衍射分析仪(XRD)和电子万能试验机等多种先进测试手段深入研究了碳纤维增强铝基复合板的界面微观组织结构；测试了不同状态下碳纤维增强铝基复合板的力学性能，揭示了碳纤维增强铝基复合板的界面组织结构与其力学性能的内在联系。主要研究结果如下：f1)通过热压法，使用纯铝为金属基体，表面无涂层的碳纤维编织布为增强体，在600。C、620。C、640"C和660"C下，成功地制备出了碳纤维增强铝基复合

4、板。(2)通过对不同温度下制备的复合板的界面结合状态进行显微观察可以得出：随着温度的升高，界面结合状态呈抛物线变化趋势，在640℃下，复合板的界面结合状态最好。在这种制备工艺下，复合板界面结合良好，没有宏观裂纹，孔洞等缺陷，界面上也没有脆性相Al。C，被检测到，界面结合以扩散溶解结合为主，机械咬合为辅。(3)不同温度下制备的单层碳纤维增强铝基复合板的界面结合性能和拉伸性能结果表明：随着温度的升高，界面结合性能和拉伸性能都是先升万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文高后降低，在640。C下，复合板的综合性能最高，界面结合强度达5．43MPa

5、，拉伸强度达103．5MPa。(4)不同纤维层对复合板的拉伸性能的影响结果表明：随着纤维层数的增加，碳纤维增强铝基复合板的拉伸强度直线增加，在添加到三层纤维时，复合板的拉伸强度增加了50．5％，伸长率增加了86．8％。(5)对拉伸断口的分析结果表明：结合界面良好的复合板在受力时，可以通过纤维增强体的拔出和脱粘作用来传递应力，吸收断裂能，从而提高复合板的强度。但是当结合界面过强时，纤维增强体不能拔出来消耗能量，使得复合板呈现低应力破坏，降低了复合板的强度。关键词：复合板，碳纤维，拉伸强度，结合界面，润湿性lI万方数据太原理工大学硕士研究生学

6、位论文INTERFACIALSTRUCTUREANDPROPERTIES0FCARBONFIBERREINFORCEDALUMDn7=MⅣ【ATRIXCOMPOSITESFABIUCATEDBYHOTPRECESSINGABSTRACTCarbonfiberreinforcedaluminummatrixcompositeshavebeenwidelyusedinaerospacefieldsduetotheadvantagesofaluminumandcarbonfiber．However,atlowtemperaturenon-wet

7、tingandinterfacereactionathightemperaturehaverestrictedthedevelopmentofCarbonfiberreinforcedaluminummatrixcompositesseverely．Researchersmakeeffortstosolvethisproblemthroughsurfacemodificationofcarbonfiberandusingshortfiber，whilelittleresearchhasbeendoneintonocoatingcarbon

8、fiberandcarbonfiberWOVen．Basedonthiscase，Non—coatedcarbonfiberwovenreinforcedaluminummatrixcompo