| 题名 | 短切碳纤维增强Fe_3Al/Al_2O_3复合材料的制备与表征 |
| 作者 | 刘畅 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 贾建刚 |
| 关键词 | 陶瓷基复合材料 碳纤维 Fe3Al 室温力学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | Al2O3陶瓷作为结构陶瓷中的典型材料,因其具有较好的机械强度、高的化学稳定性和电绝缘性能以及低的介电损耗等诸多优点,通常应用于承受机械应力、腐蚀、高温、绝缘等条件下。但因陶瓷本身抗弯强度低、韧性低、脆性大等特性限制了氧化铝陶瓷在工程上的应用。为了改善脆性,氧化铝陶瓷一般多以复合材料或复相陶瓷的形式出现。其中,第二相增韧和纤维强韧化是较为普遍的方式。本文采用溶胶-凝胶法在Al2O3中加入Fe3Al与短切碳纤维(Csf),研究了表面经Cu镀层、SiC涂层与PyC-SiC涂层改性的Csf对Fe3Al/Al2O3复合材料组织性能的影响,得到以下结论:1.研究发现经20h球磨、800℃退火可以得到纯度较高的Fe3Al粉末;以Cu板作为阳极、Cu片作为阴极,在2V、30min条件下可获得碳纤维表面平整均匀,厚度为2?m的Cu镀层;以Cf:Si=1:1制备的碳纤维表面厚度为1?m的SiC涂层均匀平整;在C3H8:N2=1:3、950℃沉积时间为15min可得到碳纤维表面均匀光滑的PyC涂层,再经1450℃沉积3h以PyC:Si=1:1制备的碳纤维表面PyC-SiC涂层完整无孔洞及裂纹的存在;2.通过溶胶-凝胶法可以实现Fe3Al粉末和Csf在基体内的均匀分布。同时,在温度1450℃,压力20MPa,保温45min的热压烧结条件下能够获得较为致密的Fe3Al/Al2O3复合材料;Fe3Al粉末的加入在一定程度上能够提高复合材料的硬度、抗弯强度和断裂韧性,但相对密度会降低,其三点弯曲载荷-位移曲线为线性。Csf直接引入Fe3Al/Al2O3基体内会与Fe发生反应,致其力学性能丧失,并未起到增强体的作用;3.采用碳纤维表面镀铜、沉积SiC及PyC-SiC涂层三种工艺增强Fe3Al/Al2O3复合材料,发现碳纤维表面的涂层不仅能够保护碳纤维不受损伤,而且会引入强韧化机制,Cu与Csf之间的热膨胀系数不同,烧结过程中提高了复合材料界面结合力从而提高了复合材料力学性能,SiC涂层、PyC-SiC涂层与Al2O3均为弱结合,纤维的脱粘-拔出、纤维桥连等增韧机制导致的非线性应力消除是非线性变化的重要因素,同时提供了韧化所需的渐进破坏机制,从而使复合材料的致密度和硬度均有提高,抗弯强度和断裂韧性则随纤维含量的变化均呈先上升后下降的趋势,而三点弯曲的载荷-位移曲线则明显由线性向非线性转变,出现明显的非线性特征。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 90 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94915]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘畅. 短切碳纤维增强Fe_3Al/Al_2O_3复合材料的制备与表征[D]. 2019. |
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