碳纤维增强铜基复合材料
铜基钎料钎焊碳_碳复合材料的组织及强度
焊接 生产应用 Producti on The m e 2008年第1期铜基钎料钎焊碳/碳复合材料的组织及强度济南大学材料科学与工程学院(250022) 李 辉 耿浩然 陈广立山东大学材料科学与工程学院(济南市 250062) 陈俊华 陈茂爱摘要 用铜基活性钎料对碳/碳复合材料进行了真空钎焊,并对接头的微观组织、形成机理和接头强度进行了试验研究。
结果表明,使用铜基活性钎料可以实现碳/碳复合材料的连接,且在试验温度范围内,接头强度随钎焊温度升高呈上升趋势。
观察发现,钎料与碳/碳复合材料钎焊接头存在一层较厚的过渡层,性质介于金属与碳/碳复合材料之间。
获得这种过渡层对缓和焊接残余应力十分有利,剪切强度试验测试达21M P a 。
关键词: 碳/碳复合材料 铜基活性钎料 钎焊 剪切强度 钛中图分类号: TG1460 序 言碳/碳复合材料是以碳(或石墨)纤维及其织物为增强材料,以碳(或石墨)为基体,通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料,具有比重轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲、,耐腐蚀、吸震性好和摩擦性好等一系列优良性能[1-3],可以作为功能材料,又可以用作高温结构材料。
对于一些大型、结构复杂的构件来说,安全、简单、快速、低成本的碳/碳复合材料的连接技术显得尤为重要。
现在的几种连接碳/碳复合材料或石墨的技术有:钎焊、扩散连接、形成石墨法和瞬间相反应连接法等[4,5]。
活性金属-贵金属如Si-A g ,T i-Cu 等对热解石墨有很好的润湿性,可用于石墨或碳/碳复合材料的连接[6]。
用C 和Zr ,Nb ,Ta ,T,i H f 等难熔金属组成中间层在2300~3000 温度下能实现对石墨试样的扩散焊[7]。
形成石墨法能够获得无金属的石墨接头,这种方法在高温应用领域很有潜力,但所需极高的连接温度使其在大部分实际应用中都不适用,且所得的强度不高[8]。
瞬间相反应连接最重要的优点是与扩散焊相比其连接温度相对较低,但这种方法耗时长、成本高[4]。
高能球磨法制备CNTs增强铜基复合材料粉末
第１ ７期
２ １ ６月 ０ ２年
科
学
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剂用量等方面进行 了单 因素实验 ， 出了各种实验 因素对复合粉末的 Ｄ。 找 和松装 密度 的影响规律。 关键 词 高能球磨法 铜 基复合材 料粉末 碳纳米 管
中图法分 类号 Ｔ １ ．１ ； Ｆ２ １１ ３
文献标志码
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碳 纤维 增强 铜基 复 合 材 料 以其 优 异 的 导 电 、 导
研究 一直 没有 间 断过 。从 ２ ０世 纪 ７ ０年 代 末 开始 ，
国内有关研 究机 构和 高等 院校就 相 继展 开 了 ｃ ｕ ／ｃ 复合 材料 的试验 研究 ， 取得 了重要 进 展 【 。而 机 并 ６ ｊ 械合 金 化 是 制 备 合 金 化 粉 末 的 重 要 技 术 ， 始 于 起
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球 磨过 程示 意 图如下 ：
第一作者简介 ： １８ 一 ）男 ， 士研究生 ， （９５ ， 硕 研究方向 ： 金属粉体制备 及金属基复合材料。Ｅ－ａｌｊ ｎｔ ｗ ｉ２ ＠１６ ｃｍ。 ｍ ｉ ｉ ｇ ｉｅ１０ ２ ． ｏ ：ａ ａ 通信作者 简介 ： 蔡晓兰 ， 博士生 导师 ， — ａｌｃ ７ １ ６ ．ｏ Ｅ ｍ ｉ ￣９ ６ ＠１３ ｔｍ。 ：
２ 实验结 果和讨论
２ １ 球 磨 时 间对 复合 粉末 的影 响 ．
４ ７ ２２
科
学
碳化物弥散强化铜基复合材料的研究
碳化物弥散强化铜基复合材料的研究一、本文概述随着材料科学技术的快速发展，铜基复合材料作为一种重要的工程材料，在航空航天、电子、能源、汽车等领域的应用日益广泛。
碳化物弥散强化铜基复合材料作为铜基复合材料的一种，凭借其优异的力学性能、导电导热性能以及良好的加工性能，成为了材料科学研究领域的热点之一。
本文旨在深入研究碳化物弥散强化铜基复合材料的制备工艺、组织结构与性能之间的关系，探讨其强化机制，为优化材料的性能和应用领域提供理论依据。
文章首先综述了国内外关于碳化物弥散强化铜基复合材料的研究现状和发展趋势，然后从材料的制备工艺出发，详细分析了碳化物的种类、形貌、尺寸及其在铜基体中的分布状态对复合材料性能的影响。
接着，文章通过实验和理论分析，深入探讨了碳化物弥散强化铜基复合材料的强化机制，包括细晶强化、位错强化、弥散强化等。
文章总结了研究成果，指出了研究中存在的问题和未来的发展方向，为碳化物弥散强化铜基复合材料的进一步研究和应用提供了参考。
二、碳化物弥散强化铜基复合材料的制备碳化物弥散强化铜基复合材料是一种通过引入碳化物颗粒来增强铜基体性能的新型复合材料。
其制备过程涉及到原料选择、粉末冶金、热处理和后期加工等多个环节，下面将详细介绍这一过程。
原料的选择是制备碳化物弥散强化铜基复合材料的关键。
一般来说，铜基体材料选用高纯度电解铜粉，以保证基体材料的优良导电性和塑性。
而碳化物增强相则可以根据需要选择如碳化硅（SiC）、碳化钛（TiC）等具有高硬度、高热稳定性的碳化物粉末。
接下来是粉末冶金过程，包括混合、压制和烧结等步骤。
在混合阶段，将铜粉和碳化物粉末按一定比例混合均匀，同时加入适量的成形剂和润滑剂，以提高压制过程中的成形性和烧结过程中的流动性。
混合后的粉末经过压制成型，形成所需形状的生坯。
然后在一定的温度和压力下进行烧结，使生坯中的粉末颗粒相互扩散和结合，形成致密的复合材料。
热处理是制备过程中的重要环节，其目的是消除材料内部的残余应力、提高材料的致密性和力学性能。
碳纤增强复合材料的标准体系
碳纤增强复合材料的标准体系碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）是一种以碳纤维为增强体、以聚合物基体为基质的复合材料。
因其具有轻质、高强度、高刚性、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、交通运输、新能源、体育器材等领域。
针对碳纤维增强复合材料，我国已经建立了一套完善的标准体系，主要包括以下几个方面：1. 产品分类与命名：根据碳纤维增强复合材料的基体树脂、纤维类型、规格等因素进行分类，并制定相应的命名规则。
2. 原料与材料：规定了碳纤维、聚合物基体、界面剂等原料的技术要求、测试方法及验收标准。
3. 制品加工：涵盖了碳纤维增强复合材料的制备工艺、成型方法、质量控制等方面的技术要求。
4. 性能要求与测试方法：包括力学性能、物理性能、化学性能等方面的性能要求及测试方法。
5. 安全与环保：规定了碳纤维增强复合材料的生产、使用和废弃处理过程中应遵循的安全环保要求。
6. 产品应用：针对不同应用领域的碳纤维增强复合材料，制定了相应的技术要求和应用规范。
7. 检验与验收：明确了碳纤维增强复合材料的检验方法、验收标准及质量保证体系。
8. 安装与维护：介绍了碳纤维增强复合材料制品的安装、使用和维护方法。
9. 循环利用与废弃处理：阐述了碳纤维增强复合材料废弃物的分类、回收利用及环保处理方法。
这些标准体系为碳纤维增强复合材料的生产、研发、应用和监管提供了有力的技术支持，有助于推动我国碳纤维增强复合材料产业的可持续发展。
需要注意的是，碳纤维增强复合材料的标准体系仍在不断更新和完善中，以适应市场需求和技术发展的变化。
相关企业和研究机构应密切关注行业动态，积极参与标准制定工作，以提高我国碳纤维增强复合材料产业的竞争力。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料是一种由碳纤维和树脂等基材组成的复合材料，具有优越的物理性能和力学性能。
首先，碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，相比于传统的金属材料，碳纤维的强度更高且具有较低的重量。
这使得碳纤维增强复合材料具有优秀的强度和刚度，适用于需要轻量化、高强度结构的领域。
其次，碳纤维增强复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
与金属相比，碳纤维不会受到氧化或腐蚀的影响，可以在恶劣环境下长时间保持稳定的性能。
这使得碳纤维增强复合材料在海洋工程、航天航空等领域具有广泛的应用前景。
此外，碳纤维增强复合材料还具有优异的热稳定性和耐磨性。
在高温条件下，碳纤维的性能基本不会受到影响，能够保持较高的强度和刚度。
同时，碳纤维增强复合材料还具有良好的耐磨性，能够承受长时间的摩擦和磨损。
另外，碳纤维增强复合材料还可以根据需要进行定向增强。
碳纤维增强复合材料可以利用不同的叠层方式，使得材料在不同方向上具有不同的强度和刚度。
这种定向增强的性能可以满足不同工程领域对材料性能的要求。
总的来说，碳纤维增强复合材料具有独特的物理性能和力学性能，具备轻量化、高强度、耐腐蚀、热稳定等多种优越特性。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大，碳纤维增强复合材料必将在各个领域发挥更广泛的作用。
碳纤维增强铜基复合材料研究进展
碳纤维增强铜基复合材料研究进展刘建秀;宋阳;樊江磊;吴深;张驰;贾德晋;李育文【摘要】本文综述了碳纤维在铜基复合材料中的作用及其表面处理技术的发展现状.总结了近年来碳纤维表面改性方法以及存在的主要问题,分析了碳纤维对铜基复合材料组织的形成及其性能的影响.最后展望了碳纤维的发展前景.%Copper matrix composites have been widely used for their good properties,such as wear resistance,thermal conductivity,corrosion resistance and so on.Carbon fiber is a kind of inorganic polymer material with excellent mechanical properties,and thuswidely used as reinforcement in various composite materials.The study of carbon fiber reinforced copper composite has been the hot topic in terms of improvement of the conductivity,thermal conductivity and friction and wear properties.The role of carbon fiber in copper matrix composites and current situation of the surface treatment technology are reviewed in this paper.New methods for surface modification of carbon fiber and main problems are summarized.At last,the future development of carbon fiber is prospected.【期刊名称】《材料科学与工程学报》【年(卷),期】2018(036)002【总页数】6页(P342-346,240)【关键词】碳纤维;铜基复合材料;表面改性;镀铜【作者】刘建秀;宋阳;樊江磊;吴深;张驰;贾德晋;李育文【作者单位】郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002;郑州轻工业学院机电工程学院,河南郑州 450002【正文语种】中文【中图分类】TB3331 引言近年来，金属基复合材料的理论研究、制备工艺发展十分迅速。
碳纤维增强复合材料的制备与性能研究
碳纤维增强复合材料的制备与性能研究引言：碳纤维增强复合材料是一种具有高性能和轻质化特点的新材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶和体育器材等领域。
本文将从碳纤维的制备方法、复合材料的制备工艺以及其性能研究等方面进行探讨。
一、碳纤维的制备方法碳纤维是一种由高度纯净的碳素原料制备而成的纤维。
目前常用的制备方法主要有聚丙烯腈纤维炭化法、沥青纤维炭化法和煤沥青纤维炭化法。
聚丙烯腈纤维炭化法是最常用的制备碳纤维的方法，其过程包括聚合、纺丝、预氧化、炭化和高模拉伸等步骤。
该方法制备的碳纤维具有较好的力学性能和电导率，广泛应用于航空航天领域。
沥青纤维炭化法利用含碳的原料，如煤沥青或石油沥青，制备碳纤维。
该方法具有制备工艺简单、成本低的优点，但碳纤维的力学性能相对较低。
煤沥青纤维炭化法是一种利用煤沥青作为碳纤维原料的方法。
通过将煤沥青纺丝成丝线，然后炭化处理得到碳纤维。
这种制备方法的碳纤维具有竖直排布的孔隙结构，结构独特，但强度较低。
二、复合材料的制备工艺碳纤维增强复合材料的制备工艺是将碳纤维与树脂复合而成的一种新型材料。
制备过程主要包括预处理、层叠和固化等步骤。
预处理是指对碳纤维进行表面处理，以增强其与树脂的粘结能力。
常用的方法有碱处理和氧等离子体处理。
碱处理可以使碳纤维表面形成羟基官能团，提高粘结性能。
而氧等离子体处理可以增加碳纤维表面的活性基团，提高其化学反应性。
层叠是将预处理过的碳纤维与树脂按照设计要求进行层叠，形成复合材料的初始结构。
层叠可以通过手工层叠和机械层叠两种方式进行，手工层叠适用于小批量生产，机械层叠适用于大规模生产。
固化是指将层叠好的碳纤维与树脂的复合材料放入固化设备中，在一定的温度和压力下进行固化反应。
固化过程中，树脂将热固化，与碳纤维形成牢固的化学键，使复合材料具有较好的力学性能和稳定性。
三、性能研究碳纤维增强复合材料的性能主要包括力学性能、热性能和导电性能等。
力学性能是衡量复合材料强度和刚度的重要指标，包括拉伸、弯曲和剪切等性能。
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析引言：碳纤维增强复合材料是一种重要的结构材料，具有高强度、低密度和优异的耐腐蚀性能。
为了更好地理解和预测这种材料的力学性能，有限元模拟成为一种有效的工具。
本文将探讨碳纤维增强复合材料的力学性能及其有限元模拟分析方法。
1. 碳纤维增强复合材料的力学性能碳纤维增强复合材料由碳纤维和基体材料组成，具有独特的力学性能。
首先，碳纤维的高强度和高模量使得复合材料具有出色的抗拉强度和刚度。
其次，由于碳纤维和基体的界面结合紧密，复合材料还表现出较好的层间剪切性能。
此外，碳纤维增强复合材料的疲劳强度和耐冲击性也远远优于传统金属材料。
2. 有限元模拟在力学性能分析中的应用有限元模拟是一种计算方法，通过将复杂结构离散为数学模型，基于力学原理求解结构的应力和变形分布。
在碳纤维增强复合材料力学性能分析中，有限元模拟被广泛应用。
首先，可以通过有限元模拟研究复合材料在静力载荷下的应力分布和应变响应，从而评估其强度和刚度。
其次，有限元模拟还可以模拟在动力载荷下复合材料的疲劳寿命和冲击行为，并优化复合材料的设计和性能。
3. 有限元模拟参数的选择在进行碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟时，需要选择合适的模拟参数。
首先，应选择适当的网格划分，以保证模型几何形状和表面质量的准确性。
其次，需要确定材料的力学性能参数，如弹性模量、剪切模量和层间剪切强度等。
对于复合材料的层间剪切强度，通常需要进行微观结构分析以获取准确的数值。
此外，外界加载条件（如温度、湿度等）也需要考虑进来以获得可靠的模拟结果。
4. 有限元模拟分析的挑战和进展尽管有限元模拟在碳纤维增强复合材料力学性能分析中具有重要的应用前景，但仍面临一些挑战。
首先，材料的非线性和各向异性使得模拟计算的复杂度增加。
其次，复合材料的失效机制与金属材料有所不同，需要改进模型和算法以准确地预测结构破坏行为。
此外，对于复合材料的疲劳和寿命预测，还需要开展更多的试验和验证以提高模拟的准确性。
C-Cu复合材料综述
综述随着科学技术的发展，对材料的要求越来越高，单一组份的材料往往不能满足需要，而多组份的复合材料则显现出其优越性]1[。
铜基复合材料不仅具有高强度和与纯铜相媲美的导电性和导热性，而且还有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力，是一种在宇宙，电子，电器和微电机等高科技导电节能领域具有广泛应用前景的新型材料]3,2[。
随着机械，电子工业的发展，对这类高强度，高导电复合材料的需求越来越迫切。
现有的铜基复合材料大致可分为连续纤维增强铜基复合材料和非连续增强铜基复合材料]4[。
C-Cu复合材料（即：碳纤维—铜复合材料）是一种新型功能材料，它除f了具有一定强度，刚度外还，还具有导电导热性能好，热膨胀系数小，摩擦系数小，磨损率等许多优异性能，可用作低电压，大电流电机及特殊电机的电刷材料、耐磨材料及电力半导体支持电极材料、集成电路散热材料等]5,2[。
1.1 C-Cu复合材料的简介fC-Cu复合材料具有导电导热性能好，摩擦系数小，磨损率低等优点，作f为新功能材料，一直受到广泛关注。
早期碳纤维铜基复合材料可以追溯到本世纪30年代初，即采用Cu粉和石墨粉用粉末冶金方法制成，被应用于电气领域的铜—石墨材料。
随着碳纤维工业的发展，碳纤维和石墨纤维成为理想的增强材料，60年代开始了碳纤维和石墨纤维增强铜基复合材料的研究，主要是经表面预处理的碳纤维切碎后与铜粉混合，球磨，然后采用冷压烧结或热压扩散烧结制备碳纤维铜基复合材料。
进入70年代，为了改善Cu基体与碳增强体的润湿性及界面结构，广泛开展了碳增强体的表面涂层研究，在碳增强体表面分别获得单一金属，双金属及金属化合物涂层。
同时，制备工艺的研究更趋多元化，连续碳纤维和石墨纤维增强体铜基符合材料得到了发展]7,6[。
70年代末，国内有关科研机构和高等院校相续展开了碳纤维铜基符合材料的实验研究，并取得了重要进展。
纵观碳纤维铜基复合材料的发展过程，其研究工作主要集中在基体合金化，碳增强体的表面处理与界面结构、制备工艺、物理力学性能等方面。
碳纤维增强复合材料的力学性能和设计
碳纤维增强复合材料的力学性能和设计一、什么是碳纤维增强复合材料在现代工业生产中，碳纤维增强复合材料是一种非常重要的新型材料，它不仅具有轻质、高强、高刚度等优良的物理力学性能，而且还具有较好的耐腐蚀性、耐磨性以及绝缘性。
碳纤维增强复合材料是由碳纤维和树脂、金属等复合材料制成的，这样的材料在现代航空、汽车、轨道交通、电子科技、船舶制造、体育器材等领域得到广泛的应用。
二、碳纤维增强复合材料的力学性能1、高强度：碳纤维的特殊结构和生长过程使得其具有很高的强度，而且这种强度与单向排列方向有很大关系。
因此，增强材料大多用于单向、对角和斜交等布局。
2、高刚度：材料的刚度是各个方向上的刚度之和，因此确定各向异性对基体中碳纤维增强材料的刚度起着决定性作用。
在各向同性材料的情况下，碳纤维增强材料通常具有比基体材料高几倍甚至十倍以上的刚度。
3、疲劳寿命较长：碳纤维增强材料的疲劳性能比其他材料要好，能够承受数百万次循环载荷，而且具有较长的使用寿命。
4、耐磨性强：碳纤维增强材料具有较高的物理力学性能，因此具有很强的耐磨性，特别适合用于制造高速运动的器械。
三、碳纤维增强复合材料的设计1、确定应用载荷：设计时必须要先明确碳纤维增强复合材料所要承受的载荷种类，包括静载和动载。
2、确定应变水平：应变水平是材料破坏的重要参数之一，针对不同应变水平设计不同的材料也是十分必要的。
合适的应变水平设计可以确保材料在特定要求下具有最佳性能。
3、确定强度参数：材料的强度是指承受载荷时材料破坏的极限值。
因此，通过实验和仿真计算来得到材料的破坏极限值，再以此为依据来确定设计强度决策。
4、考虑制造成本：设计材料必须要考虑到成本因素，包括制造、运输、安装等费用。
因此，在涉及到大批量生产时，提前考虑到成本问题十分重要，可以有效降低生产成本。
四、结论碳纤维增强复合材料在现代工业生产中具有十分广泛的应用，由于其具有很高的物理力学性能，设计时需要考虑的因素也比较多。
ccs热压工艺
ccs热压工艺CCS热压工艺简介CCS热压工艺是一种先进的复合材料制备工艺，它采用热压技术将碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Composites，缩写为CCR）与铜基薄膜（Copper Clad Laminate，缩写为CCL）紧密结合。
优点•高强度：碳纤维增强复合材料具有卓越的强度，能够提供出色的刚性和承载能力。
•轻量化：相比传统金属材料，CCS热压制品具有更低的密度，能够大幅减轻整体重量。
•耐蚀性：铜基薄膜能够有效防止氧化和腐蚀，提高了制品的寿命。
制备过程1.材料准备：–碳纤维增强复合材料片–铜基薄膜片2.堆叠层次：–将碳纤维增强复合材料片与铜基薄膜片依次堆叠至所需厚度。
3.热压：–将堆叠好的材料放入热压机中。
–设置适当的温度和压力，并控制保持时间。
–在热压过程中，高温和高压将复合材料与铜基薄膜牢固结合。
4.冷却：–热压结束后，将制品从热压机中取出，进行自然冷却，使其温度逐渐降低。
5.后处理：–对制品进行加工、切割和打磨等后处理工艺，使其达到所需尺寸和表面质量。
应用领域CCS热压工艺制备的产品广泛应用于以下领域： - 电子行业：用于高密度电路板、智能手机等电子产品。
- 能源行业：用于太阳能电池板、风力发电装备等。
- 航空航天：用于飞机、火箭等航空航天器件。
- 汽车工业：用于制动系统、发动机零部件等。
结论CCS热压工艺是一种具有广泛应用前景的先进制造工艺，其制备的CCS制品具有高强度、轻量化和耐腐蚀的特点。
随着科技的进步和工艺的改善，CCS热压工艺在各个领域都将发挥重要作用。
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碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维增强复合材料在航空航天领域的应用一、引言航空航天工业一直是技术创新的引领者，对材料的要求也一直非常严苛。
随着科技的发展，碳纤维增强复合材料作为一种优异的材料，逐渐得到航空航天领域的重视和应用。
二、碳纤维增强复合材料的特性碳纤维增强复合材料由纤维和基体组成，具有轻质、高强度、高刚度等特点。
其中，碳纤维作为增强体，可以实现高强度和高模量的需求；基体则可以提供耐久性和耐热性。
相比于传统金属材料，碳纤维增强复合材料具有更低的密度，可以显著降低航空器的重量，从而提高航空器的燃油效率。
三、碳纤维增强复合材料在航空领域的应用1. 飞机结构件碳纤维增强复合材料在飞机结构件中的应用日益广泛。
例如，飞机机身部件、机翼、垂直尾翼等可以使用碳纤维增强复合材料制造，从而减轻整个飞机的重量。
与传统金属结构相比，碳纤维增强复合材料的强度和刚度更高，可以实现更高的载荷和更好的稳定性。
2. 发动机零部件碳纤维增强复合材料在航空发动机零部件中也有广泛应用。
例如，风扇叶片、低压涡轮叶片、燃烧室构件等都可以采用碳纤维增强复合材料制造。
相比于传统的镍基合金材料，碳纤维增强复合材料具有更好的高温性能和更高的疲劳寿命，可以提高发动机的效率和可靠性。
3. 航天器部件在航天器部件中，碳纤维增强复合材料也发挥着重要作用。
例如，航天器的外部保护罩、热控制结构等部件可以采用碳纤维增强复合材料制造，以提高航天器的耐热性和抗高温气流的能力。
此外，碳纤维增强复合材料还可以应用于航天器的结构框架和传感器支撑结构等领域。
四、碳纤维增强复合材料的挑战与前景尽管碳纤维增强复合材料在航空航天领域取得了显著的应用成果，但仍面临一些挑战。
首先，其生产成本较高，限制了大规模应用。
其次，碳纤维增强复合材料的损伤检测和维修也相对困难。
此外，随着航空器规模的不断扩大，对碳纤维增强复合材料的性能要求也不断提高，需要更高强度、更高刚度和更好的耐久性。
然而，碳纤维增强复合材料仍然具有广阔的前景。
短碳纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能研究
ｔ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｍｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｅ ａ ｒ ｆ ｏ ｒ Ｃｕ ／ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ＣＦｓ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｓ ｈ ｏｒ ｔ ｃ ａ ｒ ｂ ｏｎ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ；ｃ ｏ ｐｐ ｅ ｒ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｃ ｏｍ ｐ ｏｓ ｉ ｔ ｅ；ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎｄ ｗｅ ａ ｒ
摘 要 ：采 用 冷 压 烧 结 工 艺 制 备 了短 碳 纤 维增 强 铜 基 复 合 材 料 ， 考 察 了该 复 合 材 料 的 干 摩 擦 磨 损 性 能 。讨 论 了 短 碳 纤 维 含量 、 载荷 、 转 速 等 对 复 合 材 料 摩 擦 性 能 的影 响 。结 果 表 明 ： 复 合 材 料 的耐 磨 性 能 明 显 优 于 基 体 材 料 ； 随 着 碳 纤 维 含 量 的 增 加 复 合材 料 的 耐 磨 性 能 进 一 步 提 高 ； 随载荷和转速的提高 ， 摩 擦 系 数 和 磨 损 量 也 随 之增 加 ； 复 合 材 料 由纯 铜 的 粘 着 磨 损 转变为剥层磨损 ， 并均 伴有一定的氧化磨损 。 关键词 ： 短碳纤维 ； 铜基复合材料 ； 摩 擦 磨 损 中图分类号 ： ＴＱ１ ５ ３ ； ＴＧ１ ｌ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ １ — ４ ３ ８ １ （ ２ ０ ０ ７ ） ０ ４ － ０ ０ ５ ３ — ０ ４
碳 纤 维 具 有 高 比强 度 、 高 比模 量 、 高 的 导 热 和 导 电、 低 的热膨胀 系数 和好 的 自润 滑性 能 ， 其 作为 增强 材
究， 讨论 了短碳 纤维 含量 、 载荷、 转 速 等的影 响 ， 并探 讨 了碳纤 维在 摩擦 行 为过 程 中的作用 。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料
首先，碳纤维增强复合材料的制备工艺包括预浸料法、手工层叠法、自动纺织
成型法等。
预浸料法是将碳纤维预先浸渍于树脂中，然后再进行成型和固化，这种工艺能够保证复合材料的质量和性能稳定。
手工层叠法是将预浸的碳纤维逐层手工叠放在模具中，然后浸渍树脂并进行固化，这种工艺成本低廉但生产效率低。
自动纺织成型法是利用自动化设备将预浸的碳纤维布料进行成型，然后进行固化，这种工艺能够快速高效地生产复合材料。
其次，碳纤维增强复合材料具有优异的力学性能，其比强度和比模量分别是金
属材料的2-5倍和5-10倍，因此能够在相同强度下减轻结构重量，提高结构的载
荷能力。
同时，碳纤维增强复合材料具有优异的疲劳性能和耐腐蚀性能，在复杂的工程环境中能够保持稳定的性能。
再者，碳纤维增强复合材料在航空航天领域得到广泛应用，例如飞机机身、机翼、舵面等结构件均采用碳纤维增强复合材料，能够显著减轻飞机重量，提高燃油效率，同时具有优异的抗疲劳和耐腐蚀性能，能够提高飞机的使用寿命和安全性。
最后，随着碳纤维增强复合材料制备工艺的不断改进和成本的降低，其在汽车、船舶、体育器材等领域的应用也在不断扩大。
碳纤维增强复合材料能够有效减轻汽车和船舶的重量，提高燃油效率和行驶性能，同时具有优异的外观和表面质量，能够满足高端体育器材对轻量化和高性能的要求。
总之，碳纤维增强复合材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为当今材料
科学领域的研究热点，随着技术的不断进步，相信碳纤维增强复合材料在未来将有更广阔的发展空间。
铜基复合材料
铜基复合材料铜基复合材料是一种由铜基合金与其他材料组合而成的复合材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
铜作为一种重要的工程材料，具有良好的导热性、导电性和机械性能，但在某些特定领域的应用中，单一的铜材料往往无法满足需求。
因此，研究人员将铜与其他材料进行复合，以期获得更为优异的综合性能。
铜基复合材料的组成通常包括基体材料和增强材料两部分。
基体材料通常选用高纯度的铜或铜合金，而增强材料则可以是碳纤维、陶瓷颗粒、金属粉末等。
通过粉末冶金、热压、热处理等工艺，将基体材料与增强材料充分混合，形成具有新结构和性能的铜基复合材料。
铜基复合材料具有许多优异的性能。
首先，由于增强材料的加入，铜基复合材料的强度和硬度大大提高，使其在高温、高压等恶劣条件下依然能够保持良好的性能。
其次，铜基复合材料的导热性和导电性依然保持在较高水平，适用于一些对导热导电要求较高的场合。
此外，铜基复合材料还具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，能够满足一些特殊工况下的使用需求。
在实际应用中，铜基复合材料具有广泛的应用前景。
首先，在航空航天领域，由于其轻质高强的特性，铜基复合材料可以用于制造飞机发动机零部件、航天器结构件等。
其次，在汽车制造领域，铜基复合材料可以用于制造发动机零部件、制动系统等，提高汽车的性能和安全性。
此外，在电子通讯领域，铜基复合材料还可以用于制造散热器、电路板等，满足高功率、高频率电子设备对散热和导电的要求。
总的来说，铜基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，是一种具有发展潜力的新型材料。
随着科学技术的不断发展，铜基复合材料必将在更多领域展现出其独特的价值，为人类社会的发展做出更大的贡献。
碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究
碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究碳纤维增强复合材料是一种轻量化、高强度、高刚度的新型材料，已经广泛应用于航空、航天、汽车、体育用品等领域。
本文将着重讨论碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究。
一、碳纤维增强复合材料的结构设计结构设计是碳纤维增强复合材料应用领域中至关重要的一环。
在碳纤维增强复合材料的设计中，一般需要考虑以下几个因素：1.纤维方向在复合材料中，碳纤维是承载力的主要成分，因此纤维方向对材料的性能影响极大。
一般情况下，纤维方向应与所受力的方向一致，从而最大化材料的强度和刚度。
2.纤维体积分数纤维体积分数指纤维在复合材料中所占的体积比例。
一般来说，纤维体积分数越高，复合材料的强度和刚度越高。
但是，在实际应用中，纤维体积分数过高会导致复合材料的成本增加、加工难度增大等问题。
3.纤维长度纤维长度是指碳纤维的长度。
在碳纤维增强复合材料的设计中，纤维长度不仅影响材料的强度和刚度，还会影响材料的加工难度和成本。
4.界面处理碳纤维和基体之间的界面是影响复合材料性能的重要因素之一。
在界面处理中，常用的方法包括化学表面处理、物理表面处理和界面增强。
二、碳纤维增强复合材料的性能研究碳纤维增强复合材料具有优异的性能，但是在实际应用中，其性能受到多种因素的影响，需要进行深入研究和分析。
1.力学性能力学性能是碳纤维增强复合材料的重要性能之一，包括弹性模量、屈服强度、拉伸强度等指标。
在碳纤维增强复合材料的力学性能研究中，常用的测试方法包括拉伸试验、弯曲试验、压缩试验等。
2.热性能热性能是碳纤维增强复合材料的重要性能之一，包括耐高温性、导热性等指标。
在碳纤维增强复合材料的热性能研究中，常用的测试方法包括热膨胀试验、热导率试验等。
3.耐腐蚀性能碳纤维增强复合材料的耐腐蚀性能是其在某些特殊环境下应用的重要性能之一。
在碳纤维增强复合材料的耐腐蚀性能研究中，常用的测试方法包括环境试验、电化学测试等。
4.疲劳性能碳纤维增强复合材料在使用过程中会受到多次往复负载作用，因此疲劳性能是其应用领域中的重要性能之一。
碳纤维增强基复合材料
碳纤维增强基复合材料碳纤维增强基复合材料是一种由碳纤维和基体材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
本文将从碳纤维的特性、基体材料的选择、制备工艺和应用领域等方面进行详细介绍。
首先，碳纤维是一种由碳元素构成的纤维材料，具有轻质、高强度、高模量、耐热、耐腐蚀等优异性能。
碳纤维的拉伸强度和模量分别是普通钢的2倍和5倍以上，是玻璃纤维的6倍和2倍以上。
由于碳纤维具有这些优异的性能，因此被广泛应用于制备复合材料中，以提高复合材料的强度和刚度。
其次，选择合适的基体材料对于碳纤维增强基复合材料的性能至关重要。
常用的基体材料包括树脂、金属、陶瓷等。
树脂基复合材料由于其成型工艺简单、成本低廉、成型自由度大等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
金属基复合材料具有良好的导热性和导电性，适用于需要导热导电的场合。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨损性和耐高温性能，适用于高温、高速摩擦等场合。
制备工艺是影响碳纤维增强基复合材料性能的重要因素之一。
常见的制备工艺包括手工层叠、自动化层叠、预浸料成型、纺丝成型等。
手工层叠工艺简单易行，适用于小批量生产；自动化层叠工艺适用于大批量生产，提高了生产效率；预浸料成型工艺能够提高复合材料的成型质量和性能；纺丝成型工艺能够制备出连续纤维增强复合材料，提高了复合材料的强度和韧性。
最后，碳纤维增强基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
在航空航天领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造飞机机身、机翼等部件，以减轻飞机重量，提高燃油效率；在汽车制造领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造汽车车身、底盘等部件，提高汽车的安全性和燃油效率；在体育器材领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造高尔夫球杆、网球拍等器材，提高器材的性能和使用寿命。
总之，碳纤维增强基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
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碳纤维增强铜基复合材料
姓名: 张洪敏
学号: SX1206088
专业: 材料加工工程
导师：汪涛
日期：2012年11月15日
碳纤维增强铜基复合材料
一、碳纤维增强铜基复合材料的性质及其特点
目前国内外开展金属基复合材料占主导地位的是铝基复合材料及其制品，铜基复合材料的研究虽然不占主导地位，近年来也受到了人们的极大重视。
现在有许多关于碳/铜复合材料的报道，证明它又一系列的优异性能。
如：可利用其低的膨胀系数和优良的导热、导电、延展性和耐磨性制作功能结构元件；大功率晶闸管支撑电极；大规模集成电路基板；电刷、触头及其他导电滑块；耐磨自润滑轴承和其他耐磨件等。
但是由于铜的熔点较高，较其他熔点低的金属来说，制造过程困难，同时由于铜基体与金属基复合材料的主要增强体润湿性差，所以影响了对其的研究和开发。
随着人们对界面结构认识的提高及对改善润湿性方法的采用，使铜基复合材料的开发和应用具有广泛的前景。
碳/铜复合材料除具有铜基复合材料的共同特点之外，还具有优良的高温力学性能，根据增强体的体积，可将热膨胀系数减到接近零。
这种复合材料的成本比钛低，密度比钢小，且易加工，因此碳/铜复合材料受到人们的广泛关注。
碳纤维增强铜基复合材料是以铜为基体，以碳纤维为增强体的金属基复合材料。
选择高强高模、高强中模及超高模量碳纤维，以一定的含量和分布方式与铜基体组成不同性能的碳/铜复合材料。
由于碳纤维具有很高的强度和模量，负的热膨胀系数以及耐磨、耐烧蚀等性能，与具有良好导热导电性的铜基组成复合材料具有很好的导热导电性、高的比强度、比模量，很小的热膨胀系数和耐磨、耐烧蚀性，是高性能的导热、导电功能材料。
二、碳纤维增强铜基复合材料的表面改性
一束碳纤维表面直接沉积铜后，经不同温度的真空热扩散，测试热扩散前后C/Cu复合材料丝的断裂强度，测定结果表明，复合丝经900℃热扩散后强度仍未降低，说明碳纤维与铜基体之间没有发生界面反应。
X射线衍射结果也表明，C/Cu界面处无反应物产生。
界面成分分析表明，没有发生Cu与C的互扩散及其溶解。
因此，C/Cu界面不会发生化学反应，也不会有溶解现象，只是一种已机械结合为主的物理结合。
为改善界面结合特性，有人首先在高强度碳纤维表面上电沉积镍涂层，使界面形成C-Ni互扩散结合特性，然后在镍涂层上电沉积铜。
最后把经过电镀的碳纤维预制件在900℃下热压实。
由此生产的材料模量不高，仅为180GPa，抗拉强度为380MPa，造成这种情况的主要原因是分层、纤维分布不均匀及基体松孔。
碳纤维与铜具有良好的化学相容性，但二者的润湿性差。
目前的研究，主要集中于以下两方面来改善其润湿性。
1、在基体中加入合金元素
在基体中加入适量的合金元素，通过改变基体的化学成分以降低润湿过程的自由能，促进基体与纤维润湿。
2、对碳纤维进行表面处理
用化学镀铜法，使碳纤维与铜箔产生了良好的复合，在碳纤维表面进行化学气相沉积处理后，再浸铜，得到了碳/铜复合丝，这种方法也可促进二者之间的润湿。
三、碳纤维增强铜基复合材料的制备
金属基复合材料品种繁多，多数制造过程是将复合过程与成型过程合为一体，同时完成复合与成型。
由于基体金属的熔点、物理和化学性质不同，增强物的几何形状、化学、物理性质不同，应选用不同的制造工艺。
现有的制造工艺有：粉末冶金法、热压法、热等静压法、挤压铸造法、共喷沉积法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌法、反应自生法等。
归纳起来可以分成几大类：固态法、液态法和自生成法及其他制备法。
目前国内制备碳纤维增强铜基复合材料比较成熟的方法是粉末冶金法。
即通过配料、混料、压制、烧结来制造碳纤维增强铜基复合材料。
不过这种方法也存在着一定的问题，比如复合材料的性能会受到多种因素的影响，如压制压力、烧结温度和保温时间以及复压、复烧次数等，此外还存在生产效率低、生产工艺复杂等不足，一般只适用于制备纤维含量较低的短碳纤维/铜复合材料。
将得到的镀铜短碳纤维进行冷压烧结，压力为400MPa，温度为850℃（氢气气氛），时间3h。
复压压力为600MPa，复烧温度为850℃（氢气气氛），复烧时间3h。
以上工艺较为简便易行，但是，冷压烧结法只适用于制造碳纤维含量低的短碳纤维/铜复合材料。
四、碳纤维增强铜基复合材料的应用
由以上总结可以得出，碳纤维/铜复合材料综合了铜的良好导电、导热性以及碳纤维的高比强度和比模量、低得热膨胀系数及良好的润湿性，使其呈现出良好的传导性、耐磨性、耐高温性、耐电弧烧蚀性、抗熔焊性和抗老化等一系列优点，现作为一种功能材料已被广泛用作电子元件材料、滑动材料、触头材料、热交换材料、引线框架材料等，用于制造电刷、轴瓦、滑块、触点、集成电路散热板、轨道交通受电弓滑板及火箭发动机零件等机电零部件。
主要用于大电流电器、电刷、电触头和集成电路的封装零件。
用碳/铜复合材料制成的惯性电机电刷工作电流密度可高达500A/cm2。
碳/铜复合材料热膨胀系数为6×10-6℃-1，导热系数为220W/(m·K)，高于任何低热膨胀系数材料。
在高集成度的电子器件中有很好的应用前景。
由于这类材料的可设计性好，可以通过控制碳纤维含量及分布来获得不同的性能指标，在制备工艺上相对于碳/铝、石墨/镁而言简便易行，是一类很有应用前景的新型功能材料。
随着研究的深入，相信碳纤维增强铜基复合材料将在航空航天、能源、电气化铁路、城市地铁、汽车、通讯等领域得到更为广泛的应用。