碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al复合材料)的比强度和比模量高、热膨胀系数可设计、尺寸稳定性高以及导热和导电性良好,在许多领域有极大的应用前景[1~4]
因为碳纤维与铝基体的润湿性较差,必须在高温下复合改善Cf/Al界面的润湿性
但是,温度过高会发生界面反应生成大量的Al4C3相
Al4C3脆性大和易潮解,使Cf/Al界面损伤而降低复合材料的性能[5~7]
因此,很多研究者将碳纤维表面改性和使基体合金化,在改善碳纤维与铝基体润湿性的同时避免了过度的界面反应和纤维损伤[8~10]
同时,降低复合材料的制备工艺温度也是降低界面反应和纤维损伤的有效手段
帅甜田等[11]采用热压扩散法制备Cf/Al复合材料,在界面处只生成了少量的Al4C3
除了碳纤维表面改性、基体合金化和降低制备温度可减少界面损伤,碳纤维微观结构也对界面损伤有较大的影响
目前对Cf/Al界面损伤的研究,主要集中在聚丙烯腈碳纤维(Cf PAN)复合材料
杨盛良等[12]研究了Cf/Al复合材料界面的微观结构,发现T300/Al的反应程度比M40J/Al高
赵昌正等[13]对比分析了T300、M40与HM石墨纤维,发现T300、M40与Al基体发生剧烈反应的温度约为500℃,而HM石墨纤维约为600℃
与CfPAN相比,中间相沥青基碳纤维(CfMP)石墨微晶的尺寸更大、取向度更高,纤维表面化学反应惰性更大,可调节工艺制备出不同的微观结构[14~17]
Takakazu Suzuki等[18]发现,Cf/Al界面损伤及界面反应活性因CfMP的微观结构的不同(随机取向结构、辐射结构、洋葱皮结构)而产生差异,调控CfMP的微观结构可制备出不同性能的Cf/Al复合材料
由于Cf MP微观结构与石墨化温度密切相关,在不同温度石墨化可制备出不同微观结构和石墨化度的Cf MP,其与Al复合的界面损伤特征也有明显的差异
因此,研究不同石墨化度的Cf/Al界面损伤特征对优化复合材料的性能有重要的意义
本文调控石墨化处理温度制备不同微观结构和石墨化度的CfMP,用磁控溅射和低温热处理制备Cf/Al损伤界面,研究CfMP微观结构及石墨化度对Cf/Al复合材料的界面反应活性和碳纤维损伤影响,并揭示不同石墨化度Cf/Al界面的损伤机制
1 实验方法1.1 碳纤维表面镀Al
实验用碳纤维为自制的1600℃高温碳化Cf MP
声明：
“中间相沥青基碳纤维石墨化度对Cf/Al界面损伤的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：张鹏,黄东,张福全,叶崇,伍孝,吴晃
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2025年06月06日 ~ 08日 
