Grf-ZM6復合材料的力學和熱膨脹性能研究.pdf

1、本文采用壓力浸滲法分別制備了纖維(60vol.％)增強以及纖維(55vol.%)與SiC顆粒(5vol.%)混雜增強鎂基復合材料。在單向纖維增強鎂基復合材料研究基礎上，利用纖維增強復合材料可設計性強的優(yōu)點，設計制備出熱膨脹系數(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鎂基復合材料。
　　利用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、電子拉伸試驗機和熱分析儀研究了復合材料的微觀組織、力學性能、熱膨脹性能和

2、尺寸穩(wěn)定性能，探討了增強體類型、熱處理工藝、纖維鋪層方式等因素對復合材料性能的影響規(guī)律。
　　微觀組織觀察表明，復合材料組織致密，纖維與基體結合良好。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，導致基體合金元素Nd在界面處富集。鑄態(tài)復合材料的界面及近界面區(qū)存在大量的位錯。
　　單向M40/ZM6復合材料(退火態(tài))的抗拉強度和抗彎強度分別為420.6MPa和739.2MPa，加入5%SiC顆粒后，復合材料的抗拉

3、強度和抗彎強度分別提高了24.5%和32.6%。
　　20℃～100℃范圍內，M40/ZM6復合材料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，導致單向纖維增強復合材料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。退火處理會使復合材料的熱膨脹系數(shù)進一步降低。
　　石墨纖維織物增強鎂基復合材料具有低的熱膨脹系數(shù)。20～100℃℃范圍內，

4、正交M40布/ZM6復合材料在0°～90°方向內的平均線膨脹系數(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體能夠有效緩解單向纖維增強復合材料熱膨脹系數(shù)各向異性的不足，進一步優(yōu)化設計可以達到各向同性。
　　本文所研究的幾種材料中，M40/ZM6復合材料0°方向在冷熱沖擊試驗過程中平均尺寸變化