熔合劑改性對碳纖維增強5052鋁合金層合板力學性能的影響.pdf

1、碳纖維增強鋁合金層合板具有低密度、高比強度、優(yōu)越的耐腐蝕性能及尺寸穩(wěn)定性，在航空航天領域具有廣闊應用前景，但因界面潤濕性差或界面反應等問題，實現(xiàn)鋁合金與碳纖維的直接高質量界面結合較困難，限制了其廣泛應用。在 Al基體與碳纖維間使用合金熔合劑解決界面結合問題是一種有效手段。Zn-8Al合金有較好的塑韌性及強度，能在較低溫度下良好浸潤碳纖維且與Al板形成有效界面結合。通過對熔合劑Zn-8Al合金化，可進一步改善其自身及層合板整體的力學性能。

2、為此，本文選取添加Cu、Si合金元素及采用均勻化退火工藝對熔合劑進行改性，探究不同含量Cu元素、不同含量Si元素、不同時間均勻化退火對層合板力學性能的影響。
　　本文采用磁懸浮熔煉爐進行 Zn-8Al系熔合劑合金熔煉，通過鋪層熱壓法制備層合板，以實現(xiàn)熔合劑與5052Al板的高質量界面結合。使用箱式電阻爐進行退火處理。使用光學顯微鏡(OM)和掃描電鏡(SEM)觀察微觀組織形貌，使用能譜分析儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)對組織成

3、分及物相進行分析，通過電子萬能試驗機及納米壓痕儀對層合板的拉伸力學性能及微區(qū)力學性能進行測試。研究結果表明：
　　(1) Zn-8Al-XCu熔合劑組織由η(Zn)、α(Al)、ε(CuAl2)三種物相組成，從η(Zn)、α(Al)兩相中析出的樹枝狀ε(CuAl2)組織與層合板力學性能緊密相關。隨著Cu含量從1％增大到5%，ε(CuAl2)逐漸增多并纏繞成網(wǎng)狀，層合板的抗拉強度逐漸提高，伸長率先增大后減小。少量的ε(CuAl2)相

4、能有效改善合金塑性，含量過高會降低層合板塑性。Cu含量3%時，層合板綜合力學性能最佳，抗拉強度和伸長率分別達到315 MPa和1.31%。4%、5%Cu含量的熔合劑制備的層合板彈性模量明顯變大，達到碳纖維增強的目的。
　　(2) Si在Zn-8Al-XSi熔合劑中以單質硅的形式存在，Zn-8Al-XSi熔合劑組織中只有η(Zn)、α(Al)、Si三種物相。硬脆相Si直接影響層合板力學性能，Si含量從0.5%增大到2.5%過程中，層