Ti-Al-Cf復(fù)合材料的制備.pdf

1、近年來隨著C纖維生產(chǎn)成本的降低和性能的不斷提高，C纖維作為金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)相越來越受到人們的重視。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)C纖維增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的研究較多，而對(duì)于C纖維增強(qiáng)Ti基復(fù)合材料的研究幾乎沒有報(bào)道，即使是對(duì)C纖維增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的研究也多數(shù)集中在短纖維作為增強(qiáng)相時(shí)，對(duì)于連續(xù)長(zhǎng)纖維和纖維布作為增強(qiáng)相時(shí)的研究非常少。
　　本文探索了采用疊層熱壓結(jié)合的方法制備Ti/Al/Cf基復(fù)合材料的工藝，分析了不同條件下復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)特征以

2、及界面反應(yīng)產(chǎn)物的形成機(jī)理。由于碳纖維與金屬基體潤(rùn)濕性能差，文中分別使用了原始狀態(tài)的碳纖維、經(jīng)過去膠處理的纖維、表面涂有樹脂層的纖維以及鍍鎳碳纖維等作為增強(qiáng)相。通過分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用原始狀態(tài)的C纖維作為增強(qiáng)相時(shí)，纖維和金屬基體的潤(rùn)濕性能較差，并且在纖維表面周圍形成了Al4C3的反應(yīng)產(chǎn)物，在金屬Al、Ti之間形成了反應(yīng)產(chǎn)物Al3Ti；當(dāng)采用表面涂有樹脂層的碳纖維作為增強(qiáng)相時(shí)，由于樹脂揮發(fā)后殘留物的存在，不僅影響了纖維之間的致密性，而且阻礙了金

3、屬基體向纖維內(nèi)部的滲入，但是經(jīng)過預(yù)先去膠處理后效果明顯改善；當(dāng)采用經(jīng)過表面鍍鎳處理后的碳纖維作為增強(qiáng)相時(shí)，由于Ni層的存在阻止了碳纖維與金屬Al的接觸反應(yīng)，在纖維和金屬Al之間的界面處沒有Al4C3的形成，取而代之的是Al3Ni相，此時(shí)在金屬Al和Ti之間的反應(yīng)產(chǎn)物Al3Ti仍然存在。通過不同處理狀態(tài)的纖維之間的對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過鍍鎳處理后的纖維與金屬基體的潤(rùn)濕性能的到了明顯的改善，并且阻止了脆性界面產(chǎn)物Al4C3的形成，雖然在纖維和金屬A

4、l之間形成了Al3Ni的反應(yīng)產(chǎn)物，但是由于二者微觀結(jié)構(gòu)上的差異，使得Al3Ni相對(duì)材料界面和性能的影響要明顯小于Al4C3相。
　　在研究Ti/Al/Cf復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步分析C纖維和Al的界面反應(yīng)及結(jié)合狀態(tài)，本文采用擠壓鑄造方法制備了Cf/Al基復(fù)合材，分析了Cf/Al復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)并測(cè)量了復(fù)合材料的力學(xué)性能。對(duì)比各種不同形式的增強(qiáng)纖維，通過測(cè)試得出：采用鍍鎳C纖維束作為增強(qiáng)相時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到350M