Grf-ZM6復(fù)合材料的力學(xué)和熱膨脹性能研究.pdf

1、本文采用壓力浸滲法分別制備了纖維(60vol.％)增強(qiáng)以及纖維(55vol.%)與SiC顆粒(5vol.%)混雜增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。在單向纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料研究基礎(chǔ)上，利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)制備出熱膨脹系數(shù)低、近似各向同性及尺寸穩(wěn)定的二維石墨纖維織物增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。
　　利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子拉伸試驗(yàn)機(jī)和熱分析儀研究了復(fù)合材料的微觀組織、力學(xué)性能、熱膨脹性能和

2、尺寸穩(wěn)定性能，探討了增強(qiáng)體類型、熱處理工藝、纖維鋪層方式等因素對(duì)復(fù)合材料性能的影響規(guī)律。
　　微觀組織觀察表明，復(fù)合材料組織致密，纖維與基體結(jié)合良好。在纖維與基體的界面處析出大量不連續(xù)分布的塊狀Mg12Nd相，導(dǎo)致基體合金元素Nd在界面處富集。鑄態(tài)復(fù)合材料的界面及近界面區(qū)存在大量的位錯(cuò)。
　　單向M40/ZM6復(fù)合材料(退火態(tài))的抗拉強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度分別為420.6MPa和739.2MPa，加入5%SiC顆粒后，復(fù)合材料的抗拉

3、強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度分別提高了24.5%和32.6%。
　　20℃～100℃范圍內(nèi)，M40/ZM6復(fù)合材料90°方向的平均線膨脹系數(shù)為19.0×10-6/K，而0°方向的平均線膨脹系數(shù)僅為1.0×10-6/K。SiC顆粒的加入，導(dǎo)致單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料0°方向熱膨脹系數(shù)有所增加，而90°方向熱膨脹系數(shù)有所降低。退火處理會(huì)使復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)進(jìn)一步降低。
　　石墨纖維織物增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料具有低的熱膨脹系數(shù)。20～100℃℃范圍內(nèi)，

4、正交M40布/ZM6復(fù)合材料在0°～90°方向內(nèi)的平均線膨脹系數(shù)均在3.6～4.1×10-6/K之間；而加入5%SiC顆粒后，平均線膨脹系數(shù)減小，均在3.1～3.8×10-6/K之間。隨溫度升高，復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)呈降低趨勢。采用石墨纖維織物作為增強(qiáng)體能夠有效緩解單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)各向異性的不足，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)可以達(dá)到各向同性。
　　本文所研究的幾種材料中，M40/ZM6復(fù)合材料0°方向在冷熱沖擊試驗(yàn)過程中平均尺寸變化