碳纖維-鈦-鐵基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料作為輕質(zhì)、耐熱、高強(qiáng)、可變形加工材料的代表，在航空航天領(lǐng)域具有更廣泛的應(yīng)用前景。本文通過粉末冶金法、熱軋法和熱壓法制備各種碳纖維復(fù)合材料試樣，結(jié)合光學(xué)顯微鏡和掃描電子顯微鏡等觀察復(fù)合材料試樣的顯微結(jié)構(gòu)、界面結(jié)合情況，并對(duì)復(fù)合材料試樣相關(guān)性能進(jìn)行測(cè)試和分析，初步探討幾種簡(jiǎn)單的制備碳纖維復(fù)合材料的方法，為在不同加工條件下制備碳纖維復(fù)合材料提供初步實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　以碳纖維、鐵粉和鈦粉為原料，采用粉末冶金法制備碳纖

2、維增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料和碳纖維增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。結(jié)果表明，碳纖維與鐵基粉末燒結(jié)后，碳纖維部分保留原來的形狀，未形成大量的鐵碳化合物，與基體結(jié)合區(qū)域較少，分布不均勻，且鐵基復(fù)合材料中出現(xiàn)孔隙，導(dǎo)致材料性能變差；鈦基復(fù)合材料燒結(jié)后碳纖維原來形貌保留較少，在燒結(jié)過程中發(fā)生了界面反應(yīng)，對(duì)復(fù)合材料性能起到增強(qiáng)作用。同時(shí)，碳纖維含量增加，相對(duì)復(fù)合材料耐磨性能有所提高，硬度增大。
　　為發(fā)揮碳纖維和Ti-6Al-4V板材的優(yōu)良性能，采用熱軋復(fù)合法制

3、備碳纖維增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料。結(jié)果表明，通過熱軋復(fù)合方法可得到有助于提高材料力學(xué)性能的長(zhǎng)條α相網(wǎng)籃組織，抗拉強(qiáng)度有所提高；碳纖維鈦板均鍍銅后獲得的熱軋復(fù)合層板由于Cu、Ti互擴(kuò)散，界面結(jié)合較好，經(jīng)一次和兩次熱軋復(fù)合層板抗拉強(qiáng)度分別提高為885MPa和952MPa，由于隨著時(shí)間延長(zhǎng)，界面反應(yīng)加重，形成的脆性相厚度相對(duì)增大，延伸率分別降低至11.26％和5.2%；在所研究熱軋溫度下獲得的試樣均表現(xiàn)為脆性斷裂，但拉伸性能區(qū)別不是很明

4、顯。
　　為了分析壓力下復(fù)合材料界面及Cu、Ti與碳纖維的結(jié)合情況，通過熱壓法制備了碳纖維增強(qiáng)Ti-6Al-4V復(fù)合材料。結(jié)果顯示，在所實(shí)驗(yàn)的熱壓條件下，將鈦粉加入碳纖維與Ti-6Al-4V板之間，材料間未發(fā)生反應(yīng)，加入的鈦粉只在壓力作用下使碳纖維和鈦合金板緊密成型，結(jié)合效果不夠理想；而碳纖維和Ti-6Al-4V板均鍍銅處理后再層鋪熱壓復(fù)合，得到了界面結(jié)合較好的復(fù)合材料；在Cu-Ti-C三元體系中，Cu、Ti固相互擴(kuò)散后在Cu-T