碳纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料冷熱循環(huán)行為研究.pdf

1、連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以其高的比強(qiáng)度、比剛度、低的熱膨脹系數(shù)及高熱導(dǎo)率等優(yōu)異的性能，在航空航天領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用時(shí)必須要考慮宇宙空間中的環(huán)境因素尤其是冷熱交變對(duì)材料性能的影響。
　　本文采用壓力浸滲法制備了體積分?jǐn)?shù)為55％的單向 M40J/LF6復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)(-70℃～120℃和-196℃~120℃)，利用掃描電鏡、透射電鏡、硬度計(jì)和萬(wàn)能電子拉伸機(jī)等手段，研究了經(jīng)不同

2、次數(shù)冷熱循環(huán)后材料的微觀組織、力學(xué)性能以及斷裂失效機(jī)制。
　　M40J/LF6復(fù)合材料退火態(tài)的顯微組織中位錯(cuò)稀少，界面存在 Al3Mg2亞穩(wěn)相和Al58Mg42相。隨冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，纖維與基體界面處形成微裂紋并擴(kuò)展，擴(kuò)展速率逐漸減慢最后趨于不變；基體中位錯(cuò)密度呈先增加后減少再增加的趨勢(shì)。
　　力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度呈先上升后下降再上升的波動(dòng)趨勢(shì)；硬度呈先降低后升高再降低的波動(dòng)趨勢(shì)

3、；彈性模量則是先升高了20%后逐漸降低，降至170GPa左右時(shí)趨于平穩(wěn)。
　　通過(guò)掃描電鏡對(duì)冷熱循環(huán)后復(fù)合材料的彎曲斷口觀察表明，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，纖維拔出量逐漸增多最后趨于不變，說(shuō)明復(fù)合材料的界面結(jié)合隨循環(huán)次數(shù)的增加逐漸減弱最后趨于穩(wěn)定。
　　冷熱循環(huán)過(guò)程中，復(fù)合材料部分界面由于纖維與基體熱膨脹系數(shù)存在差異而形成微孔或微裂紋，導(dǎo)致復(fù)合材料界面結(jié)合減弱，是復(fù)合材料強(qiáng)度下降的主要原因；復(fù)合材料強(qiáng)度回升現(xiàn)象則與基體中位錯(cuò)密