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碳纤维增强铜基复合材料的制备与性能

2014-12-09陈文革马积孝

机械工程材料 2014年7期
关键词:碳纤维复合材料

王 蕾,陈文革,李 锐,马积孝

(1.西安理工大学材料科学与工程学院,西安710048;2.株洲硬质合金集团有限公司,株洲412000;3.甘肃丰汇矿业有限责任公司,张掖714399)

0 引 言

连续碳纤维增强铜基复合材料综合了铜和碳纤维的优良物理特性,且可通过改变碳纤维的种类、排布方式和含量获得优良的导电性和力学性能,在航天航空、现代电子、轨道交通等方面获得了广泛应用[1-4]。

该复合材料的界面结合是以机械结合为主的物理结合,在界面处既无化学反应,也无扩散,结合强度较弱,在承受载荷时往往会造成碳纤维的拔出、剥离或脱落,限制了复合材料性能的提高,因此要制备具有优良物理性能、力学性能的复合材料,关键在于要改善铜基体与碳增强体之间的润湿性,以获得稳定、优良的界面[5-9]。目前主要通过铜基体合金化或对碳增强体进行表面处理两个途径来改善润湿性。最常见的碳纤维表面处理是镀铜,表面镀铜的方法又可分为化学镀、电镀、等离子喷镀、蒸镀和磁控溅射。其中化学镀和电镀操作简单,但需配制镀液,而镀液的浓度、温度、pH以及施镀时间等都会直接影响镀层的质量,且工艺复杂,还会产生工业污染;磁控溅射法可在碳纤维表面镀铜[10]、铝[11]、铬等多种金属,镀层质量优良,与基体结合性好,层厚可控性较好,而且对环境无污染,因此成为近年来的研究热点[12-15],但此方法成本较高,不适合大规模生产,大多停留在实验室阶段。因此,进一步简化生产工……

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