编号：CYYJ03122
篇名：国产M50J级碳纤维/铝基复合材料的微观特征及拉伸性能研究
作者：李阳 蔡长春 余欢 徐志锋 王振军 张永刚 钱鑫 钟俊俊
关键词： 国产碳纤维 Cf/Al复合材料 拉伸性能 微观组织 真空压力浸渗
机构： 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室 中国科学院宁波材料技术与工程研究所碳纤维制备技术国家工程实验室
摘要： 聚丙烯腈(PAN)基碳纤维因具有高强高模的特性而在众多领域被广泛使用。近年来,我国高性能碳纤维的制备技术取得了较大突破,为促进国产高性能碳纤维在铝基复合材料领域的实际工程应用,本工作以国内研制的M50J碳纤维为增强体材料,选用ZL301为基体合金,采用真空压力浸渗法制备了纤维体积分数为45%的单向连续M50J/Al复合材料。研究了该工艺条件下M50J/Al复合材料的微观组织和界面反应程度及其在室温、350℃下的拉伸性能。结果表明:M50J/Al复合材料的平均致密度为98.86%,碳纤维在复合材料中的分布较为均匀,在基体合金中未发现明显的缩孔缩松现象,复合材料主要由C、Al以及少量Al3Mg2和Al4C3相组成,M50J与ZL301基体在界面处出现反应产物,应为脆性离子碳化物Al4C3,其尺寸较小,呈细杆状;复合材料在室温及350℃下的平均拉伸强度分别为856 MPa和774.7 MPa,平均拉伸模量分别为204.3 GPa和197.3 GPa,从复合材料中萃取出的M50J碳纤维单丝的平均拉伸强度和模量分别为3280 MPa、447 GPa,与铝合金复合后纤维丝强度发生一定程度的下降,界面结合和微观缺陷是影响复合材料拉伸性能的主要因素。
