碳纖維/鋁復層材料的組織和力學性能
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編輯：中冶有色網
來源：王艷坤,王宇,紀偉,王智慧,彭翔飛,呼宇雄,劉斌,徐宏,白培康
2024-04-19 13:52:06
裝甲防護材料應該具有特殊的性能如輕質、高比強度以及優良的綜合性能
為了降低結構重量和保持良好的機械性能,研究人員在傳統復合材料的基礎上研發一種新材料：纖維/金屬復層材料
將纖維材料和金屬薄層交替堆疊使其結合,制備出的材料具有高抗疲勞性和抗沖擊性以及高比強度、比剛度[1]
纖維/金屬復層材料,在保留兩者優點的同時彌補其不足
在沖擊作用下這種特殊的層狀結構因疊層的界面失效層間開裂而產生大量吸能裂紋
這種高吸能性,可滿足裝甲防護材料的輕量化、強韌化和高效化的要求
纖維/金屬復層材料中的玻璃纖維/鋁復層材料,已經用于制造客機A380機身的重要組成部分[2~4]
但是,這種材料還沒有發展出高承載結構,因此其模量和抗拉強度較低
碳纖維/鋁復層材料能發揮碳纖維和鋁基體的各自優點,在保持鋁高韌性的同時使其力學性能強度提高
碳纖維的優異性能使其具有更高的比模量[5]、更好的抗沖擊性[6,7]和更高的強度[8,9],因此可用于高承載結構[10,11]
大多數復合材料易碎,且通過損傷吸收能量而不是通過塑性應變吸收能量[12,13]
目前,對玻璃碳纖維/鋁復層材料已經有較多的研究[4,14~17]
Dhaliwal等[18]研究了具有兩種不同堆疊結構的碳纖維/鋁復層材料的彎曲行為,并報告了宏觀破壞行為
Nurhaniza等[19]利用鋁和碳纖維布的新組合順序研究了碳纖維/鋁復層材料的典型彎曲性能
Osapiuk等[20]比較了不同纖維取向和鋁厚度的玻璃碳纖維/鋁復層材料和碳纖維/鋁復層材料之間的失效行為
但是這些工作主要針對碳纖維/鋁復層材料的三點彎曲性能、失效行為,使用粘結劑制備層狀結構,纖維的排布方式為“橫縱向”或“橫縱斜向”,成本較高,且材料在服役過程中有明顯的各向異性
鍍鎳碳纖維可提高碳纖維與金屬的潤濕性,反應時間短,在適當溫度下保溫70 min便可形成結合良好的界面層
鍍鎳碳纖維氈是具有鍍鎳層的碳纖維,可避免粘結劑的影響
碳纖維束沿不同方向隨機分布,具有各向同性
鑒于此,本文將其與鋁箔交替堆疊制備碳纖維/鋁復層材料,觀察和測定其微觀組織,研究界面結構和碳纖維含量、鋁層厚度對復層材料的密度、硬度、及抗彎性能的影響
1 實驗方法1.1 實驗用材料
實驗用復層材料的基體為1060鋁箔,其成分列于表1
純鋁箔的厚度分別為0.3 mm、0.2 mm、0.1 mm,密度為2.7 g/c
聲明：
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我是此專利(論文)的發明人(作者)
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2025年07月09日 ~ 11日 
