表面改性碳纤维增强Fe_3Si基复合材料的研究

【摘要】金属硅化物(Fe3Si)不仅保持着硅化物耐高温、抗氧化、抗腐蚀等特长,更以其软磁性的优异性能引起了广泛的关注。Fe3Si制备方法简单、成本低廉,是一种潜在的高温结构材料。但是,Fe3Si与其他金属间化合物一样存在高温强度不足的缺点。因此,对Fe3Si进行低温增韧高温补强已成为Fe3Si基合金材料实用化的关键。本研究采用在Fe3Si中添加体积分数为10%的短碳纤维增强相的方法以改善它的室温脆性,得到如下几点研究结果：1.采用酸洗后的短碳纤维,均匀分散于主要成分为硫酸铜、柠檬酸钠、酒石酸钠和硝酸钾的溶液中,利用未经硝酸处理的长碳纤维为阴极,电解Cu板做阳极,在电磁搅拌的环境下,通以2V电压沉积30min,制备出了表面镀铜均匀的短碳纤维。2.采用酸洗后的短碳纤维,置于A1OOH溶胶中进行包覆后烘干,经高温处理后制备出包覆Al2O3均匀的碳纤维。经过3次重复的包裹,碳纤维表面的Al2O3包覆层得到了有效的增长,包覆3次得到致密的包覆层。3.碳纤维增强相均匀分散在Fe3Si基体中并与基体紧密的结合在一起,提高了Cf/Fe3Si复合材料的三点弯曲强度。原始碳纤维使复合材料的三点弯曲强度由240MPa提升至309MPa；经过包覆的碳纤维在基体中起到了更好的增强效果,三点弯曲强度达到了339MPa。4.氧化铝涂层碳纤维在Fe3Si-Cu基体中起到了增强效果,由于界面结合较差导致了性能的提升并不显著(三点弯曲强度由338MPa提升至357MPa),铜镀层碳纤维与Fe3Si-Cu基体结合符合复合效应,界面结合优异,获得了良好的增强效果,三点弯曲强度达到了454MPa。
【作者】程韬；
【导师】马勤；贾建刚；
【作者基本信息】兰州理工大学，有色金属冶金，2014，硕士
【关键词】Fe3Si；短碳纤维；纤维表面改性；复合材料；力学性能；

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