基于真空氣壓浸滲的2.5dcfal復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)性能研究

1、學(xué)校代碼：10406分類號(hào)：TB333學(xué)號(hào)：130080503002南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)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(fù)合材料復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)性能研究微觀組織及力學(xué)性能研究碩士研究生：袁秀妹導(dǎo)師：余歡申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士學(xué)科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學(xué)院申請(qǐng)學(xué)位日期：2016年6月授予學(xué)位單位：南昌航空大學(xué)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(jiǎn)單，經(jīng)、緯向性能相近且可進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(yù)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(jìn)的近凈成形技術(shù)，實(shí)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(fù)雜的構(gòu)件，避免了材料二次加工對(duì)纖維的損傷。二者結(jié)合，適合于實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)雜結(jié)構(gòu)的CfAl復(fù)合材料的制備。本文選用ZL301鋁合金為基體合金，M40為增強(qiáng)體材料，纖維預(yù)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?jǐn)?shù)為42%，經(jīng)、緯向的纖維體積比為3:2，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(yù)熱溫度對(duì)2.5DCfAl復(fù)合材料致密度、微觀組織和拉伸強(qiáng)度的影響規(guī)律，并采用XRD、SEM和EDS等多種分析方法對(duì)復(fù)合材料的微觀組織及拉伸性能等進(jìn)行測(cè)試分析；在制備2.5D仿形板復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，優(yōu)化工藝進(jìn)而制備了2.5DCfAl復(fù)合材料經(jīng)、緯向平板，并對(duì)其進(jìn)行室溫拉伸和彎曲性能

4、測(cè)試分析。研究結(jié)果表明，隨著纖維預(yù)制體預(yù)熱溫度的升高，2.5DCfAl復(fù)合材料致密度先增大后減小，纖維預(yù)熱溫度為570℃時(shí)2.5DCfAl復(fù)合材料的致密度最高可達(dá)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(yù)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(fù)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(kuò)散到了鋁基體中，生成了Al4C3脆性相。提高纖維預(yù)熱溫度，將促進(jìn)C元素的擴(kuò)散和Al4C3脆性相的產(chǎn)生。2.5D仿形板織物的復(fù)合材料拉伸試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著纖維預(yù)熱溫度升高，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度逐漸降低，在預(yù)熱溫度530℃下，2.5DCfAl復(fù)合材料拉伸強(qiáng)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(fù)合材料的基礎(chǔ)上，優(yōu)化工藝參數(shù)為纖維預(yù)熱溫度530℃、浸滲溫度720℃、浸滲壓力8MPa及保壓時(shí)間20min