N,O 王浩伟!尹家新!商宝禄!等 1"#-K ’U/K(复合材料液相浸渗 工艺研究 N"O1VKKDWX论文集 NKO1大连!JQQM1
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图 0 3)!!;?@复合丝界面 ?@AC)形貌 D如箭头所示E FGH"0 I-,JKL+MG+@KJ+M,+-,?@AC)NL3)!!;?@ MN$ONPG,JQGKJD+P,RJ+KKNQPPRNQ-E
图 ) 碳纤维的高分辨像 D+E3)!!TDUE5A!B FGH") VGHRKJPN@W,GN-345 $GMKNHK+ORNLM+KUN-LGUJKP
7 实验结果与分析
7"8 9:;<=复合丝界面反应特征 图 0和图 >为无涂层 3)!!;?@和 5A!B;?@复合
3)!!;?@中的 ?@AC)长度为 >!!SA!!-$%宽度 #!S 0!!-$%5A!B;?@中的 ?@AC)长度为 0!!S>!!-$%宽 度在 #!-$ 以下6不过就界面反应程度而言%即使在 3)!!;?@中 %?@AC) 只 是 在 部 分 界 面 区 域 中 较 明 显 %还 没有形成沿界面连续分布的反应层%在 5A!B;?@中% 则只在少数界面区域可以发现 ?@AC)6
所 用 透 射 电 镜 为 PK-DT;:;型 分 析 电 镜Q!K试 样 制 备 过 程 如 下 O首 先 沿 与 纤 维 轴 向 平 行 或 垂 直 的
>!
材料工程;>!!0年 &期
方 向切取约 !"#$$ 厚的试样%经用 砂 纸 手工 减 薄 至 &!’$ 左右并冲出 ()$$ 圆形薄片%然后用 *+,+-./#! 型精密磨凹仪将薄片中心减薄至 0!’$ 左右%最后在 *1./2!!型 氩 离 子 减 薄 设 备 上 通 过 离 子 轰 击 得 到 可 供电镜观察的 345 试样6
图 * +,%%-"#压渗板界面反应物形貌 ./01* 23456789/8#65894834:7+,%%-"#9:;<:=/45;8>5
碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构
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碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构
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杨盛良7卓钺7尹新方7杨德明 8国防科技大学材料工程与应用化学系7长沙 9:;;<=> ?4@A B"#%CD,+)%C7EFGH ?0#7?$@ I+%D()%C7?4@A J#D5+%C 8J#6)’&5#%&.(-)&#’+),K%C+%##’+%C)%L466,+#L1"#5+/&’M7
5A!B;?@压 渗 板 界 面 345 像 如 图 #所 示6 与 3)!!;?@压 渗 板 材 相 比 %反 应 物 更 少 %界 面 上 只 有 极 少 数区域可以发现十分细小的棒状或 针 状 ?@AC)%其 长度仅 >!S#!-$%界面反应十分轻微%反应物的数量 和尺寸与 5A!B;?@复合丝相比%也明显较小6
7"7 9:;<=压渗板材界面反应 采 用 真 空 液 相 压 渗 法 制 备 的 3)!!;?@复 合 材 料
板材的界面 345 像如图 A所示6该试样所用预制件 未 含 粘 接 剂 %纤 维 也 没 有 涂 层 处 理 %可 在 局 部 的 界 面 区 域 发 现 如 图 所 示 的 ?@AC) 反 应 物% 长 度 约 A!!S #!!-$%从 整 个 界 面 的 情 况 来 看 %反 应 物 数 量 很 少 %不 容易发现6
由压渗 CF;?@复合材料的界面分析可知%在该制 备工艺条件下%3)!!与 5A!B与铝的界面反应都是较 微 弱 的 %这 与 压 渗 工 艺 的 特 点 有 关 %在 此 工 艺 中 %铝
碳纤维增强铝复合材料的界面微观结构
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液 在 高 压 下 可 在 数 秒 内 迅 速 渗 入 纤 维 预 制 件 中 !与 纤 维 复 合 的 时 间 很 短 !复 合 后 冷 却 速 度 也 反 应 缓 慢! 因 此 当 铝 与 纤 维 在 $%%& 以上接触时间很短 ’数秒以内(时!界面反应是 很微弱的)
图 > 5A!B;?@复合丝界面 ?@AC)形貌 D如箭头所示E FGH"> I-,JKL+MG+@KJ+M,+-,?@AC)NL5A!B;?@ MN$ONPG,JQGKJD+P,RJ+KKNQPPRNQ-E
丝 的 界 面 形 貌 %由 图 可 以 看 出 %超 声 液 相 浸 渗 法 制 备 的 CF;?@复合丝界面结合良好%界面上可以找到针状 或 棒状的反应物 ?@AC)%比较 3)!!和 5A!B两种纤维 可 以 发 现万%方它数们据与 铝 的 反 应 程 度 有 显 著 差 别 %界 面 上 3)!!与铝的反应产物 ?@AC)在数量较多%尺寸较大6
制备的 1234,7其界面结合o界面反应等界面状况尚 未 见 到 详 细 的 研 究 报 道 7为 此 7对 这 类 复 合 材 料 的 界 面 反 应 进 行 了 分 析 研 究 7为 选 择 和 控 制 制 造 工 艺 参 数 提供依据Q
p 实验过程
选 用 超 声 液 相 浸 渗 法 制 备 的 !=;;34,和 -9;P3 4,复 合 丝7 基 体 为 工 业 纯 铝7 复 合 丝 直 径 为 ;_‘e ;_q55Q1234,复 合 板 材 为 真 空 液 相 压 渗 法 制 备 7基 体材料为 rJT铝合金7包括 !=;;34,及 -9;P34,单 向板材Q
@)&+.%),G%+N#’/+&M.(J#(#%*#!#*"%.,.CM71")%C/")9:;;<=71"+%)>
摘要O利用透射电镜 8!K->对超声浸渗制备的碳纤维 8!=;;及 -9;P>增强铝复合丝及液相压渗法制备的碳纤维 增 强铝复合板材的界面微观结构进行了分析7结果表明7超声浸渗法制备的复合丝有明显的界面反应产物7!=;;34, 的反应程度比 -9;P34,高Q液相压渗法制备的复合材料界面反应不明显7表明该工艺可避免不利的界面反应发生Q 关键词O碳纤维增强铝复合材料R界面R液相浸渗 中图分类号O!S=T= 文献标识码O4 文章编号O:;;:D9=U:8T;;:>;<D;;:VD;=
3)!!与 5A!B两 种 碳 纤 维 与 铝 反 应 程 度 的 差 异 是由二者在组成和结构上的差异决 定%5A!B是 通过 对普通碳纤维进行高温热处理从而进一步改善石墨
片 层 结 构 和 取 向 得 到 的 石 墨 纤 维 %其 结 晶 程 度 和 有 序 程度都比 3)!!碳纤维高%这一点从其高分辨像 D图 )E可 以 清 楚 地 看 到 %在 性 能 方 面 则 表 现 为 具 有 很 高 的 弹 性 模 量 6结 晶 程 度 越 高 %意 味 着 碳 原 子 受 到 的 束 缚 程度也越大%与铝发生反应就越困难%因此与 3)!!; ?@相 比 %5A!B;?@中 的 界 面 反 应 物 数 量 就 较 少 %其 尺 寸也较小6
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