聂明明
,
徐志锋
,
余欢
,
王振军
,
姚菁
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160224.001
选用M40石墨纤维为增强体,采用真空气压浸渗法制备了纤维体积分数为40％,基体合金分别为ZL102、ZL114A、ZL205A及ZL301合金的连续M40/Al复合材料,并用NaOH溶液萃取出M40纤维,研究了基体合金对连续M40/Al复合材料纤维损伤和断裂机制的影响.结果表明:不同的基体合金对M40纤维造成的损伤差异较大,从M40/ZL301复合材料中萃取的纤维拉伸强度最高,其拉伸强度为1 686MPa,约为纤维原丝拉伸强度的38.3％;而从M40/ZL102复合材料中萃取的纤维拉伸强度最低,其拉伸强度仅为687 MPa,且纤维表面粗糙程度不一.不同M40/Al复合材料的断裂机制存在明显差别,M40/ZL102和M40/ZL114A复合材料断裂时无纤维拔出及界面脱牯,裂纹横向穿过纤维导致复合材料在低应力下失效;M40/ZL205A复合材料则表现为少量纤维拔出,界面轻微脱粘;同时,M40/ZL301复合材料表现为大量纤维拔出,裂纹沿界面纵向扩展,界面脱粘明显,纤维充分发挥其承载作用,复合材料的拉伸强度最高,达到了670.2 MPa.
关键词:
连续M40/Al复合材料
,
真空气压浸渗
,
基体合金
,
纤维损伤
,
断裂机制
聂明明
,
徐志锋
,
徐燕杰
,
余欢
,
王振军
中国有色金属学报
分别以ZL102、ZL114A、ZL205A及ZL301这4种合金为基体，以SiC纤维为增强体，采用真空气压浸渗法制备SiCf体积分数为40%的连续SiCf/Al复合材料。采用TEM和SEM对不同基体合金的SiCf/Al复合材料界面及断口形貌进行观察，并测试其拉伸强度。结果表明：不同基体合金的连续 SiCf/Al 复合材料界面形貌存在明显差异，其力学性能及断口形貌亦存在较大的差异。其中，SiCf/ZL102复合材料的界面存在细小的针状 Al4C3相，无明显界面层，呈弱界面结合，平均拉伸强度为615.7 MPa，断口纤维拔出现象明显；SiCf/ZL205A复合材料的界面存在块状的Al4C3相及CuAl2相，呈强界面结合，平均拉伸强度为385.1 MPa，断口平齐；SiCf/ZL114A复合材料的界面结合较SiCf/ZL102复合材料的强，平均拉伸强度为475.9 MPa；SiCf/ZL301复合材料的界面存在棒状Al4C3相，大量Mg元素的富集降低界面反应，界面结合强度适中，平均拉伸强度为769.3 MPa，断口出现韧窝，基体改变裂纹横向传播的方向。
关键词:
基体合金
,
SiCf/Al复合材料
,
拉伸强度
,
界面
,
真空气压浸渗
聂明明
,
徐志锋
,
徐鹏
,
余欢
,
王振军
中国有色金属学报
采用真空气压浸渗法制备纤维体积分数为51%的三维五向编织M40碳纤维增强铝基复合材料(3D-Cf/Al)，研究纤维预热温度对3D-Cf/Al 复合材料显微组织与力学性能的影响，并对比研究3D-Cf/Al 复合材料与单向连续Cf/Al 复合材料的差异。结果表明：复合材料致密度随着编织体预热温度的提高而增大，提高预热温度可有效减少复合材料内部孔洞和纤维偏聚等浸渗缺陷；复合材料的拉伸强度随纤维预制体预热温度的提高而显著降低。其中，在预热温度500℃、浸渗温度720℃、浸渗压力7 MPa和保压时间20 min的工艺条件下，所制备的3D-Cf/Al复合材料致密度为97.3%，拉伸强度为777.8 MPa，弹性模量为186.1GPa。
关键词:
三维编织
,
Cf/Al复合材料
,
纤维预热温度
,
力学性能
,
显微组织
