您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 金融/证券 > 综合/其它 > 研究生开题报告张育铭
碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究汇报人:张育铭专业:材料学指导老师:季根顺教授汇报时间:2014-12-17兰州理工大学硕士研究生开题报告汇报提纲一、选题背景二、研究现状三、研究意义四、研究内容及方法五、研究技术路线六、工作积累以及现有工作成绩选题背景碳纤维碳纤维增强金属基复合材料碳纤维增强树脂基复合材料碳纤维增强陶瓷基复合材料高硬度、高耐蚀性密度小、成形性、电磁性能好增强、增韧提高耐磨、耐冲击、耐腐蚀性,减小密度、热膨胀系数。碳纤维:碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐高温、抗蠕变、抗化学腐蚀、导电、导热性好和热膨胀系数、密度小等一系列优异性能。金属基复合材料:金属基复合材料是一种以金属为基体,各种纤维或颗粒作为增强相的既具有金属特性,又具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等综合性能良好的复合材料。碳纤维增强铝基复合材料:碳纤维增强铝基复合材料是以碳纤维为增强相,金属铝为基体的复合材料。铝基体起固结纤维和传递载荷的作用,碳纤维则作为增强剂改善了铝基体性能的不足。碳纤维增强铝基复合材料与金属材料相比,具有高的比强度和比模量;与陶瓷相比,具有高的韧性和耐冲击性能。选题背景选题背景目前,大多学者对碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能的研究较多,产生了较为成熟的制备工艺,但在实际应用中还是有很多的不足。这些不足为以下几个方面:(a)碳纤维预制体涂层不够致密(b)碳纤维与基体界面相容性差(c)制备周期长、成本高、工艺复杂(d)大批量生产存在困难。为此开展用新型制备法制备碳纤维增强金属基复合材料的研究是很有理论指导意义的。碳纤维增强机制(外载荷和碳纤维取向、碳纤维含量、分布等)主要研究热点总结复合材料制备方法(搅拌铸造法、加压铸造法、真空压力浸渗法、粉末冶金法)CF/Al界面结合状态(结合面界面相的种类、分布、含量等)研究现状研究现状国内研究现状东北大学教授通过化学镀—电化学镀复合镀的方式在碳纤维表面涂镀了一层铜镀层作为预制体,用搅拌铸造法制得了不同质量分数的碳纤维增强铝基复合材料。化学镀弥补了电化学镀镀层不均匀问题,而电镀则弥补了化学镀镀层结合不紧密的问题。结果表明:通过复合镀处理的碳纤维与基体结合紧密,纤维无损伤;力学性能测试发现,复合材料抗拉强度和弯曲强度随质量分数增大先上升后下降的趋势,在质量分数为6%时,综合性能达到最佳。但是,微观观察发现在结合面晶界附近出现游离铜聚集,影响了复合材料性能。哈尔滨工业大学教授采用挤压浸渗法制备了短碳纤维增强铝基复合材料,研究了浸渗压力、铝液浇注温度、纤维预热温度等对复合材料组织的影响。结果表明:最佳的工艺参数为铝液浇注温度为740~800℃,预制块预热温度为350~400℃,浸渗压力为2~5MPa;在氩气保护下,无须对碳纤维表面进行涂层处理,可获得组织均匀的铝基复合材料。加入Al2O3颗粒可以改善纤维分布的均匀性。国外研究现状研究现状美国学者S.Ciby等就短碳纤维增强铝基复合材料制备过程中的组织转变进行了显微组织观察,结果表明:未涂层的碳纤维在与基体结合时反应强烈,生成大量金属间化合物Al4C3,大大减弱了二者的结合,而在表面涂了镍和铜层的碳纤维在与基体结合时有效的隔离了次生产物Al4C3,大大提高了二者的相容性。日本学者G.Leonhardt等通过对碳纤维表面涂覆一层热解碳和SiC涂层来改善碳纤维与基体的浸润性。首先将碳纤维表面进行了活化处理,具体是:丙酮去胶—790K空气中加热,再在1070K-1270K氮气气氛中加热干燥备用,随后用CVD法沉积SiC作为碳纤维的预处理。用等离子喷涂法制备了碳纤维增强的铝基复合材料,并进行了SEM、EPMA、XRD、TEM微观组织及界面分析。研究表明:在碳纤维表面涂覆一层热解碳和很薄的SiC涂层大大的改善了碳纤维与铝基金属的浸润性,并且SiC涂层的稳定性较好,能够改善基体和碳纤维的结合梯度。研究现状突出问题界面结合Al4C3高性能碳纤维作为增强相,能够使本身和铝基复合材料的综合性能得到进一步的释放。SiC涂层与基体之间有着良好的梯度过渡,与基体结合紧密,从而能够减弱界面反应。理论意义实践意义改善现有碳纤维增强铝基复合材料的制备方法,为实际生产提供理论指导和一定的技术支持。研究意义1、碳纤维增强铝基复合材料的制备;2、显微组织观察、分析;3、碳纤维偏析问题的分析;4、碳纤维体积分数对复合材料力学性能的影响。研究内容1、现有工艺在碳纤维表面沉积一层均匀、致密、覆盖性良好的SiC涂层作为碳纤维预处理件;2、粉末冶金法制备碳纤维增强的铝基复合材料;3、做不同体积分数碳纤维增强铝基复合材料的力学性能测试;4、用SEM、TEM等显微组织观察手段对复合材料进行微观组织观察、分析。研究方法研究技术路线技术路线示意图碳纤维增强铝基复合材料的制备及性能研究碳纤维表面处理制备装置的设计铝合金配料CF表面涂覆SiC碳纤维增强的铝基复合材料的制备,工艺参数的优化显微组织观察、分析拉伸性能测试冲击性能测试结论工作积累以及现有工作成绩碳纤维表面处理aba.未涂覆SiCb.涂覆了SiC未涂覆SiC的碳纤维表面粗糙,有很多的沟壑状条纹经涂覆SiC的碳纤维表面平整、均匀工作积累以及现有工作成绩试验原料:三氯甲基硅烷(MTS)、Ar(保护气体)和H2(载气),碳纤维毡。SiC涂覆工艺ArH2流量计流量计混合气体反应室过滤真空泵MTS涂覆工艺流程图
本文标题:研究生开题报告张育铭
链接地址:https://www.777doc.com/doc-5232972 .html