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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划碳纤维增强镁基复合材料短碳纤维增强镁基复合材料的发展摘要：金属镁由于具有低密度和良好的阻尼减震性、导热性以及电磁屏蔽性等特点,在航空航天、交通运输和电子工业等领域有着广阔的应用前景,但由于纯镁的力学性能及耐腐蚀性能较差,因此在工业上一般不直接使用纯镁作为结构材料。关键词：化学镀、短碳纤维、热挤压、美基复合材料、阻尼性能。金属镁的工业应用多采取以下两种途径来实现:一是添加合金元素形成镁合金;二是加入增强体制备成镁基复合材料;在镁合金中引入不同功能增强体可显著地改善镁基复合材料的力学性能
2、、耐磨性能、阻尼性能及耐高温性能。碳纤维由于具有高的比强度、比模量、耐高温、耐疲劳、低膨胀和自润滑等优异的综合性能,使其成为一种非常理想的制备镁基复合材料的增强体材料。但是,碳纤维与金属镁之间的润湿性较差,为此往往需要对碳纤维进行表面处理,化学镀镍一方面由于其与金属镁之间良好的润湿性使得碳纤维增强镁基复合材料的力学性能大幅度提高;另一方面其在界面层中引入金属镍还可以显著地改善镁基复合材料的阻尼性能。采用粉末冶金和热挤压的工艺技术制备了短碳纤维增强镁基复合材料,对其制备技术、组织结构、力学性能及阻尼性能等进行了研究。采用化学镀镍的方法对碳纤维进行了表面处理,并对金属镍的沉积机理及其对镁复合材料力
3、学性能及阻尼性能的影响进行了研究,最后采用有限元法对复合材料的热挤压过程进行了计算机模拟,研究了挤压过程中各参数对复合材料微观结构的影响。试验取得了以下主要成果:1、在预备试验的基础上,设计了碳纤维化学镀镍处理的L16(45)正交试验,得到了最佳的施镀工艺条件:T=65,t=3min,pH=,络合剂含量25g/L。采用此工艺条件,在碳纤维表面得到了结构均匀厚的金属镍涂层。2、通过化学镀镍沉积过程研究发现,整个化学镀过程可分为诱导期-加速期-减速期-稳定期四个阶段。OH-的反应级数为,C_6H_5O_7-的反应级数为-,化学镀的活化能为/mol。随着热处理温度的升高,金属镍涂层向碳纤维内部扩散而
4、使其发生了石墨化、镀层内部晶粒明显长大、结晶度提高近1倍,其物相组成由初始的沿(111)晶面择优取向的金属Ni和少量的P转变为无序取向的Ni和Ni3P。3、以纯镁为基体金属,采用粉末冶金挤压法成功制备了短碳纤维分布均匀且定向排列的镁基复合材料。压坯制备过程中不规则镁颗粒对短碳纤维有剪切作用,复合材料内部的纤维会变短,其平均长度约为30m;TEM测试结果表明,复合材料界面层厚度约500nm,界面结合良好,界面生成的Mg_2Ni对碳纤维有一定的催化石墨化作用。4、综合理论计算和试验结果发现,涂层碳纤维增强镁基复合材料的增强机理主要是“载荷传递效应”;随着增强体体积分数的增加,在高于临界振幅的范围内
5、复合材料的阻尼性能更加优良,常温下复合材料阻尼除位错阻尼机制外还有其他的阻尼机制存在。纯Mg、%uncoatedcf/Mg和%Ni-coatedcf/Mg三种材料在整个测试温度范围内都只存在一个阻尼峰,且随着频率的增加其阻尼峰值温度升高,显示了热激活弛豫过程的特征,三种材料的热激活能H的大小分别为:、和;前两种材料起作用的主要是位错阻尼机制,而%Ni-coatedcf/Mg复合材料由于碳纤维表面金属镍涂层的引入改善了界面润湿性,使界面附近的位错密度降低,在低温及相同外加应力的作用下通过位错运动耗散的能量最少,随着温度的升高通过界面和晶界的滑移所耗散的能量增加导致其在200260范围内具有最大的
6、阻尼值。5、成功地制备了短碳纤维增强的AZ91D镁基复合材料,复合材料中短碳纤维的长度为3040m。TEM观察发现,复合材料界面结合良好,%Ni-coatedcf/AZ91D复合材料的力学性能与纯AZ91D及%uncoatedcf/AZ91D相比最优。%Ni-coatedcf/AZ91D复合材料随着频率的增大阻尼峰值温度移向高温,同样表现出热激活弛豫过程的特征,其热激活能H为;在温度高于220的条件下,随着热挤压温度的升高和挤压比的减小%Ni-coatedcf/AZ91D复合材料的阻尼值减小,这与复合材料内部的晶粒大小有关。6、DEFORM-3D有限元软件对热挤压过程的模拟结果表明,复合材料中
7、碳纤维长度减小的主要原因是压制过程中金属颗粒对纤维的剪切作用;在热挤压过程中复合材料内部的应力场、应变场和温度场都对称分布,且在定径带处出现明显的应力和应变集中;通过对此区域复合材料的金相组织观察发现,在挤压开始阶段复合材料内部基体金属颗粒由于受到挤压力的影响而被逐渐拉长,且发生了明显的动态再结晶,晶粒尺寸在此过程中出现明显的细化现象,当材料流出定径带后由于材料内部应力和应变的释放而使晶粒尺寸变大。以镁或镁合金为基体，以各种碳或石墨纤维增强的一种具有高比强度、高比模量和良好热稳定性的金属基复合材料。其性能取决于碳纤维的类型和性能，含量、分布和与基体界面结合状态，就比模量和热稳定性而言，石墨纤维
8、增强镁基复合材料是各种材料中最高的一种。当石墨纤维含量达到50左右，石墨纤维增强镁复合材料的热膨胀系数为零，根据纤维的状态可分为连续碳纤维增强镁和不连续碳纤维增强镁复合材料。连续长纤维可按设计要求铺排，为各向异性材料。单向纤维增强的镁基复合材料沿纤维方向性能高于垂直于纤维方向的性能。这种镁基复合材料是航天领域理想的结构材料，用于人造卫星无线骨架、支撑架、反射镜和空间站构架等，结构效率最高。参考文献：1韩丽；硼酸镁晶须增强镁基复合材料的界面行为对机械性能的影响D；青海大学；XX年.2霍彩红，何为，范中晓；碳纤维表面金属化工艺研究J；表面技术；XX年06期.3李沛勇，戴圣龙，刘大博，柴世昌，李裕仁
9、；材料阻尼及阻尼合金的研究现状J；材料工程；1999年08期.4胡耀波，邓娟，王敬丰，潘复生，陈玉安；高阻尼镁基复合材料研究现状J；材料工程；XX年01期.纤维增强基复合材料是由碳纤维织物增强碳或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积碳所形成的复合材料，简称碳-碳复合材料。碳复合材料的特性碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。密度低在承受高温的结构中，它是最轻的材料；高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度；有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性；而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应”即在施加载荷
10、初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部,C-C材料是一种升华-辐射型材料。碳的应用碳材料的优异的力学性能和热物理性能,使它广泛的应用于核反应堆,固体火箭喷管,热交换器和制动盘.而C-C材料的热烧蚀性能广泛应用于烧蚀型防热材料.如:用于火箭的喷管喉衬和远程导弹头锥;其次,在电子电器工业可作电极板,医疗中可作人工心脏瓣膜阀体
11、。碳复合材料的复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。碳复合材料的加工方法碳复合材料的成型加工技术包括碳纤维的坯体制造、碳基体的制造和基体与纤维的复合。首先，将碳纤维或碳纤维织物制成坯体，根据原料形式不同分为：长纤维缠绕法；碳毡短纤维模压或喷射成型；石墨布叠层。目前，其坯体研制以三向织物为主，三向织物以X、Y、Z方向互成90o正交排列，各方向的碳纤维在织物中保持准直，因此能较好的发挥纤维的力学性能。其次，制作复合材料的基体。碳-碳
12、复合材料的基体有树脂碳和热解碳两种，树脂碳是由合成树脂或沥青经碳化和石墨化获得，热解碳是由烃类气体的气相沉积获得。最后，把坯体与基体复合成型。方法有两种一、把来源于煤油和石油的熔融的沥青在加热加压的条件下浸渍到碳纤维坯体的结构缝隙中，然后使其热解，再反复浸渍-热解直到复合材料达到要求密度。二、通过气相化学沉积法在热的基质材料上形成高强度热解石墨。碳复合材料的发展目前，碳-碳复合材料的发展立足于新工艺、新设备的研制与发展，努力降低生产成本，而且努力的想办法克服自身的缺点。如：碳-碳复合材料的抗氧化的性能差，目前改善的方法有：浸渍树脂时加入抗氧化剂；气相沉碳时加入其它抗氧化元素等等。碳-碳复合材料
13、还有其它固有的缺点，如在加工方面制造加工的周期太长、可塑性太差、成本太高，这些不足之处在以后的发展中将会得到解决。“十三五”规划重点-纤维增强镁基复合材料项目建议书编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司定义及作用定义：项目建议书又称立项报告，是由项目投资方向其主管部门上报的文件，从宏观上论述项目设立的必要性和可能性，建议书内容包括项目的战略、市场和销售、规模、选址、物料供应、工艺、组织和定员、投资、效益、风险等，把项目投资的设想变为概略的投资建议。目前广泛应用于项目的国家立项审批工作中。项目建议书通常是在项目早期使用，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环
14、保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为30%左右。对于大中型项目，有的工艺技术复杂，涉及面广，协调量大的项目，还要编制预可行性研究报告，作为项目建议书的主要附件之一。作用：项目建议书是项目发展周期的初始阶段，是国家选择项目的依据，也是可行性研究的依据。项目建议书是项目发展周期的初始阶段基本情况的汇总，可以减少项目选择的盲目性，是国家选择和审批项目的依据，也是制作可行性研究报告的依据。涉及利用外资的项目，只有在项目建议书批准后，才可以开展对外工作。项目建议书批准后，可以着手成立相关项目法人。民营企业项目一般不再需要编写项目建议书
15、，只有在土地一级开发等少数领域，由于行政审批机关习惯沿袭老的审批模式，有时还要求项目方编写项目建议书。外资项目目前主要采用核准方式，项目方委托智博睿等有资格的机构编写项目建议书即可。项目建议书和可行性研究报告的区别项目建议书和可行性研究是项目前期两个不同的阶段，其内容、深度、作用都是不一样的。项目建议书往往是在项目早期，由于项目条件还不够成熟，仅有规划意见书，对项目的具体建设方案还不明晰，市政、环保、交通等专业咨询意见尚未办理。项目建议书主要论证项目建设的必要性，建设方案和投资估算也比较粗，投资误差为30%左右。一般地说，项目建议书的批复是可行性研究的依据之一。此外，在可行性研究阶段，项目至少有方案设计，市政、交通和环境等专业咨询意见也必不可少了。对于房地产项目，一般还要有详规或修建性详规的批复。此阶段投资估算要求较细，原则上误差在10%；相应地，融资方案也要详细，每年的建设投资要落到实处，有银行贷款的项目，要有银行出具的资信证明。很多项目在报立项时，条件已比较成熟，土地、规划、环评、专业咨询意见等基本具备，特别是项目资金来源完全是项目法人自筹，没有财政资金并且不享受什么特殊政策，这类项目常常是项目建议书，两个阶段合为一阶段。以上基本是在传统的项目审批制环境下，项目
