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碳纤维增强铜基复合材料以其优异的导电、导热、减摩和耐磨性能以及低的热膨胀系数,越来越引起工业界的重视。要制备出性能优良的纤维增强复合材料,纤维与基体的结合至关重要。本论文选用连续纤维作为增强相,采用三维编织的方法制成预制体。以铜铅合金粉末为基体进行复合。针对如何获得优异的纤维预制体进行了实验研究。研究结果如下:
(1)采用电镀铜,电镀镍,化学镀铜以及化学镀和电镀相结合的工艺进行比较,主要通过镀层质量的比较,采用定性与定量相结合的方式来综合考虑。定量指标包括镀层的厚度;定性指标包括纤维纵面,横断面的形貌及表面光洁度。纤维与镀层的结合强度通过冷热循环法进行测定比较。此外对表面涂覆后的碳纤维力学性能和X射线衍射分析也很重要。综合上述几种分析比较得出先化学镀铜后电镀铜的方法最好,镀层厚度达0.8μm左右,而采用化学镀铜+电镀镍的方法有待改进,但也是一种很有应用前景的方法。
(2)根据编织的需要设计了连续电镀铜的装置,采用上述最佳工艺制备了200米左右的碳纤维。
(3)针对复合材料的设计要求采用三维编织的方法,自行编织了体积分数为1.84%左右的纤维预制体。
(4)采用粉末冶金的方法制备了三维增强的铜基复合材料,发现复合材料的性能与理论计算相差较多,成型工艺有待进一步研究。