熔合劑改性對(duì)碳纖維增強(qiáng)5052鋁合金層合板力學(xué)性能的影響.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)鋁合金層合板具有低密度、高比強(qiáng)度、優(yōu)越的耐腐蝕性能及尺寸穩(wěn)定性，在航空航天領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，但因界面潤(rùn)濕性差或界面反應(yīng)等問題，實(shí)現(xiàn)鋁合金與碳纖維的直接高質(zhì)量界面結(jié)合較困難，限制了其廣泛應(yīng)用。在 Al基體與碳纖維間使用合金熔合劑解決界面結(jié)合問題是一種有效手段。Zn-8Al合金有較好的塑韌性及強(qiáng)度，能在較低溫度下良好浸潤(rùn)碳纖維且與Al板形成有效界面結(jié)合。通過對(duì)熔合劑Zn-8Al合金化，可進(jìn)一步改善其自身及層合板整體的力學(xué)性能。

2、為此，本文選取添加Cu、Si合金元素及采用均勻化退火工藝對(duì)熔合劑進(jìn)行改性，探究不同含量Cu元素、不同含量Si元素、不同時(shí)間均勻化退火對(duì)層合板力學(xué)性能的影響。
　　本文采用磁懸浮熔煉爐進(jìn)行 Zn-8Al系熔合劑合金熔煉，通過鋪層熱壓法制備層合板，以實(shí)現(xiàn)熔合劑與5052Al板的高質(zhì)量界面結(jié)合。使用箱式電阻爐進(jìn)行退火處理。使用光學(xué)顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察微觀組織形貌，使用能譜分析儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)對(duì)組織成

3、分及物相進(jìn)行分析，通過電子萬能試驗(yàn)機(jī)及納米壓痕儀對(duì)層合板的拉伸力學(xué)性能及微區(qū)力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明：
　　(1) Zn-8Al-XCu熔合劑組織由η(Zn)、α(Al)、ε(CuAl2)三種物相組成，從η(Zn)、α(Al)兩相中析出的樹枝狀ε(CuAl2)組織與層合板力學(xué)性能緊密相關(guān)。隨著Cu含量從1％增大到5%，ε(CuAl2)逐漸增多并纏繞成網(wǎng)狀，層合板的抗拉強(qiáng)度逐漸提高，伸長(zhǎng)率先增大后減小。少量的ε(CuAl2)相

4、能有效改善合金塑性，含量過高會(huì)降低層合板塑性。Cu含量3%時(shí)，層合板綜合力學(xué)性能最佳，抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到315 MPa和1.31%。4%、5%Cu含量的熔合劑制備的層合板彈性模量明顯變大，達(dá)到碳纖維增強(qiáng)的目的。
　　(2) Si在Zn-8Al-XSi熔合劑中以單質(zhì)硅的形式存在，Zn-8Al-XSi熔合劑組織中只有η(Zn)、α(Al)、Si三種物相。硬脆相Si直接影響層合板力學(xué)性能，Si含量從0.5%增大到2.5%過程中，層