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摘要
为了改善碳纤维与铝基体之间界面的润湿性和结合性能,采用挤压熔体浸渗法制备镍和铜涂覆碳纤维增强铝基复合材料,对两种不同涂层碳纤维增强铝基复合材料的界面润湿性、显微组织和力学性能进行比较和研究。显微组织结构分析表明,与无涂层碳纤维增强铝基复合材料相比,在相同的浸渗工艺条件下,在碳纤维表面涂覆两种金属均可以显著改善碳纤维与铝基体间的润湿性,铝熔体容易进入纤维束内部;两种金属界面层涂覆在铝熔体浸渗期间均可有效抑制碳纤维与铝基体间的界面化学反应,从而更有利于保持碳纤维的原始强度和改善纤维-基体界面结合性能。单轴拉伸力学性能研究结果表明,铜涂覆碳纤维增强铝基复合材料的屈服强度、极限抗拉强度和弹性模量分别约为124 MPa、140 MPa和82 GPa;镍涂覆碳纤维增强铝基复合材料的屈服强度、极限抗拉强度和弹性模量分别约为60 MPa、70 MPa和79 GPa。铜涂覆碳纤维增强铝基复合材料比镍涂覆碳纤维增强铝基复合材料具有更优性能。这是由于铜具有较低的熔点,在挤压熔渗过程中易形成致密的基体和良好的纤维-基体结合界面,从而使加载过程中的载荷容易从铝基体传输到碳纤维,充分发挥碳纤维的承载作用。
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单位中国工程物理研究院应用电子学研究所; 大连理工大学; 工业装备结构分析国家重点实验室
