碳纤维增强铜基复合材料的研究现状分析

  为改善碳/铜复合材料界面结合特性,也可以在基体中加入合金元素。这些元素容易与碳生成能被液态基体很好润湿的碳化物.通常为元素周期表中N、V、V1族副族元素,如Ti.V,Cr等。碳纤维增强铜基复合材料的制作方法有很多种,但还没有一套完全成熟的工艺。本文给大家针对长纤和短纤两种做个分析。

  1.长纤碳/铜复合材料成型工艺

  长纤维的碳/铜复合材料制备一般都先缠绕制成复合材料的预制品,然后在用H2作还原性保护气氛的热压炉中热压成型,大都采用这种热压扩散的方法。

  研究人员采用到温加压,保温完毕后缓慢卸压至一定压力并保压至室温的方法制作长纤碳/铜复合材料。制造条件是:预热及脱除粘接剂温度为400℃,时间为40min,热压温度450~800℃,压力约为30MPa,时间为20min;降温保压压力约为10MPa。

  研究人员曾经自行设计了真空热压扩散机组,将复合材料毛坯热压扩散。该机组由一百吨万能液压机,配备自行设计的圆柱形顶开式真空加热炉和真空系统组成。

  制备长纤复合材料还采用常用熔融金属浸渗法。成束的纤维通过标准压力的液念金属后拉制成复合材料。

  2.短纤碳/铜复合材料成型工艺

  在只重视单向性能的场合下,长纤增强复合材料呈现最好的性能。如果遇到二轴或三轴应力状态,那么短纤或粒子强化的复合材料将表现出更强的各向同性性能。因此短纤增强的复合材料也受到人们的重视。

  短纤增强金属基复合材料的制造关键是纤维加入基体,过程中不能造成机械损伤、纤维在基体中分布要均匀,并实现与基体的良好界面结合。

  在制造非连续碳纤维增强铜基复合材料中粉末冶金方法用得较多。粉末冶金可以一次成型,少切削、省金属,具有比熔化冶金和扩散连结法更多的优越性,因而在制造短纡增强金属复合材料方面得到了广泛的应用。

  为了进一步显示碳/铜复合材料的发展潜力,有必要继续研究,从而完善制造工艺,探求最佳涂层、混合方案和碳纤维的长度与体积分数以及烧结温度、时间等参数。对碳/铜复合材料的组织和性能也要作进一步的深入研究,要针对碳/铜复合材料作轴承合金材料的特定用途,在与使用条件相近的情况下进行深入细致的性能测试,提高应用的可靠性,促使碳/铜复合材料尽快地走向实用化。