Csf-SiCNW-Al復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、本文對C-Si混合粉體進(jìn)行高能球磨，并制成一定濃度的無水乙醇漿料，涂覆在M40J碳纖維表面，在1200℃氬氣保護(hù)下原位生成了SiC納米線，以此為增強體，6061鋁合金為基體，采用擠壓鑄造工藝制備了Csf-SiCNW/Al復(fù)合材料，其中碳纖維體積分?jǐn)?shù)分別為6％和10%，相應(yīng)的SiC納米線體積分?jǐn)?shù)分別為0.6%和1.2%。
　　對合成的納米線進(jìn)行物相、形貌、成分及晶體結(jié)構(gòu)的表征，分析了不同球磨工藝對SiC納米線生長的影響，研究其生長熱

2、力學(xué)及生長機理。對Csf-SiCNW/Al復(fù)合材料進(jìn)行了三點彎曲及拉伸性能測試，觀察了其金相組織及其斷口處形貌，分析了材料的物相及微觀組織，研究SiC納米線對其力學(xué)性能的影響。
　　結(jié)果表明，將球磨24h對粉體漿料涂覆到碳纖維表面，經(jīng)1200℃保溫1h后在碳纖維表面生成了大量納米線，其晶體結(jié)構(gòu)為SiC，直徑在20-100nm，長度為幾十到幾百微米，呈現(xiàn)出彎曲生長和直線生長兩種形態(tài)。納米線具有“芯-殼”結(jié)構(gòu)，芯部為含有大量層錯及孿晶

3、的SiC，外部包裹有幾個納米厚的SiOx非晶層。納米線生長方向為<111>方向。少量納米線具有竹節(jié)狀和鏈珠狀的形貌。
　　納米線端部有球形顆粒存在，直徑略大于納米線，納米線的生長機制類似于氣相-液相-固相（VLS）機制，在納米線端部球形顆粒起到類似催化劑的作用，吸收周圍CO、SiO，當(dāng)SiC達(dá)到飽和后析出。
　　復(fù)合材料力學(xué)性能測試表明，SiC納米線的加入有助于提高復(fù)合材料的強度，并且對于相同碳纖維體積分?jǐn)?shù)（Vf）的復(fù)合材料

4、，引入SiC納米線后材料塑性有所提高。當(dāng)Vf=10%時，加入SiC納米線的復(fù)合材料其T6態(tài)彎曲強度最大值達(dá)到602MPa，與未加入SiC納米線的材料相比，彎曲強度提高33%，拉伸強度最大值為374MPa，提高18.6%，材料仍保持較好的塑性。
　　復(fù)合材料斷口SEM照片表明，碳纖維表面在制備復(fù)合材料前后并未發(fā)生明顯變化，與基體為機械結(jié)合，斷口處有纖維拔出及脫粘現(xiàn)象。加入SiC納米線后，基體發(fā)生更為明顯的塑性變形，呈現(xiàn)出微觀塑性斷裂