碳纖維增強鋁復(fù)合材料冷熱循環(huán)行為研究.pdf

1、連續(xù)纖維增強鋁基復(fù)合材料以其高的比強度、比剛度、低的熱膨脹系數(shù)及高熱導(dǎo)率等優(yōu)異的性能，在航空航天領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用潛力。復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域中應(yīng)用時必須要考慮宇宙空間中的環(huán)境因素尤其是冷熱交變對材料性能的影響。
　　本文采用壓力浸滲法制備了體積分?jǐn)?shù)為55％的單向 M40J/LF6復(fù)合材料，并對復(fù)合材料進行冷熱循環(huán)實驗(-70℃～120℃和-196℃~120℃)，利用掃描電鏡、透射電鏡、硬度計和萬能電子拉伸機等手段，研究了經(jīng)不同

2、次數(shù)冷熱循環(huán)后材料的微觀組織、力學(xué)性能以及斷裂失效機制。
　　M40J/LF6復(fù)合材料退火態(tài)的顯微組織中位錯稀少，界面存在 Al3Mg2亞穩(wěn)相和Al58Mg42相。隨冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，纖維與基體界面處形成微裂紋并擴展，擴展速率逐漸減慢最后趨于不變；基體中位錯密度呈先增加后減少再增加的趨勢。
　　力學(xué)性能測試結(jié)果表明，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，復(fù)合材料的抗彎強度呈先上升后下降再上升的波動趨勢；硬度呈先降低后升高再降低的波動趨勢

3、；彈性模量則是先升高了20%后逐漸降低，降至170GPa左右時趨于平穩(wěn)。
　　通過掃描電鏡對冷熱循環(huán)后復(fù)合材料的彎曲斷口觀察表明，隨著冷熱循環(huán)次數(shù)的增加，纖維拔出量逐漸增多最后趨于不變，說明復(fù)合材料的界面結(jié)合隨循環(huán)次數(shù)的增加逐漸減弱最后趨于穩(wěn)定。
　　冷熱循環(huán)過程中，復(fù)合材料部分界面由于纖維與基體熱膨脹系數(shù)存在差異而形成微孔或微裂紋，導(dǎo)致復(fù)合材料界面結(jié)合減弱，是復(fù)合材料強度下降的主要原因；復(fù)合材料強度回升現(xiàn)象則與基體中位錯密