碳纖維增強鋁基復合材料(Cf/Al復合材料)的比強度和比模量高、熱膨脹系數可設計、尺寸穩定性高以及導熱和導電性良好,在許多領域有極大的應用前景[1~4]
因為碳纖維與鋁基體的潤濕性較差,必須在高溫下復合改善Cf/Al界面的潤濕性
但是,溫度過高會發生界面反應生成大量的Al4C3相
Al4C3脆性大和易潮解,使Cf/Al界面損傷而降低復合材料的性能[5~7]
因此,很多研究者將碳纖維表面改性和使基體合金化,在改善碳纖維與鋁基體潤濕性的同時避免了過度的界面反應和纖維損傷[8~10]
同時,降低復合材料的制備工藝溫度也是降低界面反應和纖維損傷的有效手段
帥甜田等[11]采用熱壓擴散法制備Cf/Al復合材料,在界面處只生成了少量的Al4C3
除了碳纖維表面改性、基體合金化和降低制備溫度可減少界面損傷,碳纖維微觀結構也對界面損傷有較大的影響
目前對Cf/Al界面損傷的研究,主要集中在聚丙烯腈碳纖維(Cf PAN)復合材料
楊盛良等[12]研究了Cf/Al復合材料界面的微觀結構,發現T300/Al的反應程度比M40J/Al高
趙昌正等[13]對比分析了T300、M40與HM石墨纖維,發現T300、M40與Al基體發生劇烈反應的溫度約為500℃,而HM石墨纖維約為600℃
與CfPAN相比,中間相瀝青基碳纖維(CfMP)石墨微晶的尺寸更大、取向度更高,纖維表面化學反應惰性更大,可調節工藝制備出不同的微觀結構[14~17]
Takakazu Suzuki等[18]發現,Cf/Al界面損傷及界面反應活性因CfMP的微觀結構的不同(隨機取向結構、輻射結構、洋蔥皮結構)而產生差異,調控CfMP的微觀結構可制備出不同性能的Cf/Al復合材料
由于Cf MP微觀結構與石墨化溫度密切相關,在不同溫度石墨化可制備出不同微觀結構和石墨化度的Cf MP,其與Al復合的界面損傷特征也有明顯的差異
因此,研究不同石墨化度的Cf/Al界面損傷特征對優化復合材料的性能有重要的意義
本文調控石墨化處理溫度制備不同微觀結構和石墨化度的CfMP,用磁控濺射和低溫熱處理制備Cf/Al損傷界面,研究CfMP微觀結構及石墨化度對Cf/Al復合材料的界面反應活性和碳纖維損傷影響,并揭示不同石墨化度Cf/Al界面的損傷機制
1 實驗方法1.1 碳纖維表面鍍Al
實驗用碳纖維為自制的1600℃高溫碳化Cf MP
聲明：
“中間相瀝青基碳纖維石墨化度對Cf/Al界面損傷的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：張鵬,黃東,張福全,葉崇,伍孝,吳晃
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2025年08月05日 ~ 07日 
