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研究生:黃能謙
研究生(外文):Huang Neng-Chien
論文名稱:碳纖維強化鋁合金複合材料之研究
論文名稱(外文):The Study of Carbon Fiber Reinforced Aluminium Alloy Composites
指導教授:蘇舜恭
指導教授(外文):Su Shuenn-Kung
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:纖維及高分子工程研究所
學門:工程學門
學類:紡織工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
中文關鍵詞:化學液相沉積法金屬基複合材料濕潤性液態金屬滲透法碳纖強化鋁合金複合材料
外文關鍵詞:Chemical Deposition in Liquid phase methodCDLMetal Matrix CompositesMMCsWettabilityLiquid Metal InfiltrationLMICarbon Fiber Reinforced Aluminium CompositesCFRAl
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摘要
本研究乃利用化學液相沉積法(Chemical Deposition in Liquid;CDL),在預處理的碳纖維表面被覆一層薄且均一的鍍層,以改善在製作金屬基複合材料時,纖維強化材(Fiber Reinforced Materials)和金屬基材(Metal Matrix)間的濕潤性(Wettability),並作為複材成形過程中的保護層。採用液態金屬滲透法(Liquid Metal Infiltration;LMI)於真空下以氬氣壓鑄熔融鋁湯至成形模中,使之與先前製備的碳纖維進行浸潤滲透的行為,冷卻降溫後才自模組中取出所製備的複合材料。
研究結果顯示,化學液相沉積法能在碳纖維表面被覆一薄且均一的鍍層,並能形成有效的保護層,避免纖維在成形複材時被污染;並促CF/Al 合金間的濕潤性,還可降低碳纖維和基材間在加熱過程中金屬碳化物(Al4C3)的產生;而鎳膜雖能促進碳纖維和鋁間的接著,但在纖維和基材界面處易形成Ni3Al、Ni5Al3等Ni-Al金屬化合物,會污染基材並造成材料脆性破壞;由複材的截面可觀察到,碳纖維在複材中分佈不均的情形,此乃因鋁湯滲透行為及氬氣壓鑄所造成,並使纖維與基材間鍵結強度及濕潤性不一。隨碳纖含有率的增加,碳纖維能有效的強化鋁合金,使複合材料機械性質增強,惟材料乃呈非均質而會造成複材強度不均一的現象。以本實驗室高溫成形裝置,製備CFRM製程為:在真空氣密下,升溫至800°C,持溫30mins,以1kgf/cm2持壓壓鑄熔融鋁湯,再以3kgf/cm2浸潤滲透鍍鎳碳纖維束;迅速水冷淬後取出複合材料。茲改善複材的排列方式和製程,製備出具高比強力、高溫應用性和絕佳的碳維強化鋁合金複合材料。

目錄
中文摘要
英文摘要
目錄
圖索引
表索引
一、 前言
1-1研究動機
1-2研究目的
二、 文獻回顧
2-1金屬基複合材料的種類---------------------------------
2-2基材的選擇 ---------------------------------------------
2-3強化材的選擇---------------------------------------------
2-4強化材的製備---------------------------------------------
2-5碳纖維鍍鎳被覆技術------------------------------------
2-6金屬基複材成形法---------------------------------------
2-7纖維和金屬界面的問題---------------------------------
2-8界面鍵結強度---------------------------------------------
三、 實驗方法與流程---------------------------------------------
3-1實驗用品
3-1-1實驗藥品-------------------------------------------
3-1-2實驗材料-------------------------------------------
3-2實驗設備
3-3實驗方法與流程------------------------------------------
3-3-1碳纖維製備-----------------------------------------
3-3-2碳纖維的前處理-----------------------------------
3-3-3鎳合金鍍層------------------------------------------
3-3-4碳纖維鎳鍍層之熱處理---------------------------
3-3-5鑄造模具製備---------------------------------------
3-3-6複合材料製作---------------------------------------
3-3-7廣角X-ray繞射分析-------------------------------
3-3-8電子顯微鏡觀察及分析----------------------------
3-3-9 ICP-AES 分析--------------------------------------
3-3-10抗張強度測試--------------------------------------
3-3-11抗壓強度測試--------------------------------------
3-3-12抗彎強度測試--------------------------------------
3-3-13單纖拉伸測試--------------------------------------
四、 結果與討論
4-1碳纖施以無Electroless plating Nickel之研究---------
4-1-1前處理CF表面觀察--------------------------------
4-1-2鎳膜產率的測定--------------------------------------
4-1-3鍍鎳CF之表面及橫截面的觀察------------------
4-1-4鎳膜成份分析----------------------------------------
4-4-5碳纖鍍層熱處理之研究-----------------------------
4-2鋁合金鑄造製程之研究------------------------------------
4-2-1鋁合金加熱過程之探討-----------------------------
4-2-2持壓大小之研究--------------------------------------
4-3鋁合金複合材料之研究------------------------------------
4-3-1製備鋁合金複合材料的製程分析-----------------
4-3-2鋁合金複合材料微觀觀察--------------------------
4-3-3鋁合金複合材料的成份分析-----------------------
五、 結論
六、 文獻參考
誌謝

六、參考文獻
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