基于真空氣壓浸滲的2.5dcfal復合材料微觀組織及力學性能研究

1、學校代碼：10406分類號：TB333學號：130080503002南昌航空大學碩士學位論文南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）基于真空氣壓浸滲的基于真空氣壓浸滲的2.5DCfAl復合材料復合材料微觀組織及力學性能研究微觀組織及力學性能研究碩士研究生：袁秀妹導師：余歡申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學院申請學位日期：2016年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要2.5D編織是一種特殊的三維編織結(jié)構(gòu)，其編

2、織工藝簡單，經(jīng)、緯向性能相近且可進行設計，并具有優(yōu)良的層間性能和結(jié)構(gòu)整體性，是一種理想的纖維預制體的編織方法。而真空氣壓浸滲法是真空環(huán)境下壓力成形，高壓下凝固的一種先進的近凈成形技術(shù)，實現(xiàn)了材料制備與成形一體化，能直接制備出尺寸精確和形狀復雜的構(gòu)件，避免了材料二次加工對纖維的損傷。二者結(jié)合，適合于實現(xiàn)高性能復雜結(jié)構(gòu)的CfAl復合材料的制備。本文選用ZL301鋁合金為基體合金，M40為增強體材料，纖維預制體為編織的2.5D仿形板和2.5D

3、平板織物，其碳纖維體積分數(shù)為42%，經(jīng)、緯向的纖維體積比為3:2，其結(jié)構(gòu)特點經(jīng)向纖維束的編織路徑是正弦曲線，緯向纖維束的編織路徑是直線的淺交彎聯(lián)。著重研究纖維預熱溫度對2.5DCfAl復合材料致密度、微觀組織和拉伸強度的影響規(guī)律，并采用XRD、SEM和EDS等多種分析方法對復合材料的微觀組織及拉伸性能等進行測試分析；在制備2.5D仿形板復合材料的基礎上，優(yōu)化工藝進而制備了2.5DCfAl復合材料經(jīng)、緯向平板，并對其進行室溫拉伸和彎曲性能

4、測試分析。研究結(jié)果表明，隨著纖維預制體預熱溫度的升高，2.5DCfAl復合材料致密度先增大后減小，纖維預熱溫度為570℃時2.5DCfAl復合材料的致密度最高可達到98.43％。纖維在基體中分布較均勻，但存在少量的束內(nèi)孔隙、束間孔隙，而隨著纖維預熱溫度升高，纖維束內(nèi)的孔隙尺寸逐漸減小，而纖維束間的孔隙則先減少后增加；XRD衍射圖譜表明，2.5DCfAl復合材料主要是由Al、C、Al4C3及Al3Mg2相的衍射峰組成，C元素從碳纖維表面上

5、脫離并擴散到了鋁基體中，生成了Al4C3脆性相。提高纖維預熱溫度，將促進C元素的擴散和Al4C3脆性相的產(chǎn)生。2.5D仿形板織物的復合材料拉伸試驗結(jié)果表明，隨著纖維預熱溫度升高，復合材料的拉伸強度逐漸降低，在預熱溫度530℃下，2.5DCfAl復合材料拉伸強度為274.4MPa，斷口參差不齊，并有大量纖維拔出。在制備2.5D仿形板復合材料的基礎上，優(yōu)化工藝參數(shù)為纖維預熱溫度530℃、浸滲溫度720℃、浸滲壓力8MPa及保壓時間20min