【摘要】：碳纖維鍛造復(fù)合材料(CFFC)是一種新型的材料,已被美國波音公司、意大利蘭博基尼汽車公司逐漸應(yīng)用。它具有工藝兼容性好、質(zhì)量輕、綜合性能高和成本低等優(yōu)勢,具有向航空航天、交通運輸、高端裝備的主承力結(jié)構(gòu)件應(yīng)用推廣的廣闊前景。然而,碳纖維鍛造復(fù)合材料的制造和應(yīng)用尚缺乏專門的理論和技術(shù)支撐。本文以環(huán)氧樹脂基鍛造復(fù)合材料為研究對象,以其快速模壓成型法為優(yōu)化目標,以其重要使用性能——拉伸強度、干摩擦性能、水潤滑摩擦性能為載體,展開了系列實驗研究。首先,探討了模壓成型參數(shù)和材料結(jié)構(gòu)參數(shù)對CFFC的影響關(guān)系。采用隨機拉伸測試評價分析不同模壓成型參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對CFFC力學(xué)性能的影響規(guī)律,以拉伸強度為主要評價標準考察模壓成型工藝的模壓壓力P、加壓溫度Tp、固化溫度Tc和固化時間t,以及結(jié)構(gòu)參數(shù)中碳纖維長度L和纖維種類M對CFFC的拉伸性能影響規(guī)律,借助掃描電子顯微鏡(SEM)觀測了CFFC的斷口微觀形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn):CFFC的拉伸強度主要由碳纖維/樹脂的界面結(jié)合質(zhì)量決定,不同的結(jié)合質(zhì)量,將會出現(xiàn)三種不同的斷裂形式——纖維拔出、樹脂斷裂和內(nèi)聚失效,其中內(nèi)聚失效時是理想的失效形式,復(fù)合材料具有最高的拉伸強度。其次,研究了兩種不同服役條件下(干摩擦和水潤滑)CFFC的摩擦性能。以摩擦系數(shù)和磨損率為目標,分析模壓成型參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對CFFC摩擦性能的影響;研究了不同潤滑條件、不同摩擦載荷和相對速度下CFFC的摩擦性能變化規(guī)律;通過觀測磨損表面的微觀形貌,揭示CFFC的主要磨損形式和磨損機理。結(jié)果發(fā)現(xiàn):CFFC主要存在磨粒磨損和粘著磨損兩種磨損形式;干摩擦下和水潤滑摩擦下分別形成的轉(zhuǎn)移膜和水潤滑膜有較強的邊界潤滑效應(yīng),能夠有效的降低復(fù)合材料的摩擦系數(shù)。綜合考慮拉伸性能和摩擦性能,CFFC的最優(yōu)成型參數(shù)為:模壓壓力P=10 MPa、加壓溫度Tp=110 ~oC、固化溫度Tc=140 ~oC、固化時間t=30 min、碳纖維長度L=50 mm、和碳纖維采用東麗T700SC,此時,復(fù)合材料的標準化拉伸強度達到331 MPa,最小干摩擦系數(shù)為0.080,最小水摩擦系數(shù)為0.045。
【圖文】：

課題組開發(fā)的CCFC制造工藝示意圖

課題組研制的碳纖維短切預(yù)浸料
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻】

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本文編號：2649544