碳纤维增强铝基复合材料

碳纤维/石墨增强铝基复合材料是一种用于工业生产、建筑的复合材料。

中文名称

碳纤维/石墨增强铝基复合材料

英文名称

carbon/graphite fiber reinforced Al- matrix composite

定　　义

以高性能碳或石墨纤维增强铝或铝合金为基体的复合材料。具有密度低、强度高、刚性好、导热导电性能好及尺寸稳定性好等优点。

应用学科

材料科学技术（一级学科），复合材料（二级学科），金属基复合材料（三级学科）

碳纤维增强铝基复合材料因具有轻质、高强、良好的塑性和导热性等特点，被认为是理想的功能材料和结构材料，有望应用于航天航空、军事和汽车工业等领域。本项目以碳纤维编制布增强铝基复合材料为研究对象，研究碳纤维与基体结合过程中的界面反应行为，以及凝固过程中镀层工艺和外场对界面行为的影响，为碳纤维增强铝基复合材料的制备方法提供理论指导。本项目经过三年研究，取得如下结果： 1、提出一种半固态铸轧法制备碳纤维布增强铝基复合材料的工艺，利用压力场促使铝基体和碳纤维编织布的界面结合。借助模拟计算建立了温度参数和塑性变形量间的关系，阐释变形机制。通过调控外加压力和金属流动性，实现了铝熔体对碳纤维布的完全渗进。碳纤维编织布增强铝基复合材料板材能够在弯曲变形中提供良好的强化效果。 2、得到基体和纤维的渗进规律，阐释电磁诱导的渗浸转变机制。在液态复合过程中引入脉冲磁场，实现了金属熔体对编织布的渗浸过程由逐层渗浸方式向梯度同步渗浸方式转变。电磁场引入的磁致压力促进增加熔体渗浸深度。以此为基础实现了电磁铸造法制备碳纤维布增强铝基复合材料。 3、设计针对平纹碳纤维编织布的表面镀层新工艺。在传统化学镀层的工艺基础上，优化了一种针对于平纹碳纤维编织布特点的表面化学镀镍方法，将镀液的稳定时间延长至 120min以上，镀层的含磷量降低至9wt.%。并通过开发新的氧化剂体系，设计了胶态钯镀液化学镀镍工艺和碳纤维表面接枝短链羧酸铜的工艺。不仅简化了原有的镀层工艺，大幅降低了成本，更提升了镀层的均匀性与稳定性。