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实现碳纤维与铝基体之间的良好结合,是推动连续碳纤维增强铝导线在电线电缆行业中广泛应用的关键。本文以经过电磁搅拌化学镀镍处理的单向连续碳纤维作为增强相,纯铝作为基体,利用重力铸造+热挤压/冷拉拔方法制备连续碳纤维增强铝基复合材料,研究在电磁搅拌施镀状态下工艺参数对连续碳纤维表面微观形貌及镀层沉积速率的影响规律,分析铸态及加工态复合材料的微观组织性能、界面结构特征,为连续碳纤维增强铝基复合材料的应用提供参考。本文获得的主要研究结果如下:(1)当搅拌转速一定时,随着施镀时间、镀液温度、镀液pH值的不断增加,碳纤维表面镀层逐渐变得均匀完整,且镀层厚度逐渐增大,但当施镀时间超过20min,镀液温度超过75℃,镀液pH值超过8时,镀层表面沉积了大量形状不一的胞状镍颗粒,形成粗糙的表面形貌。镀层的沉积速率随着镀液温度、镀液pH值的升高而增大。当搅拌转速由200rpm增加到300rpm时,镀层的沉积速率随着搅拌转速的增加而不断增大;当搅拌转速由300rpm增加到400rpm时,镀层的沉积速率随着搅拌转速的增加而不断减小。电磁搅拌辅助连续碳纤维化学镀镍的最佳施镀工艺参数为施镀时间15至20min,镀液温度75℃,镀液pH为8,搅拌转速200~250 rpm,采用此工艺参数能获得表面致密、均匀、完整的镍镀层,且碳纤维内部无黑心现象。(2)镀镍碳纤维经100℃高温加热后,表面镀层组织结构不会发生变化;经200~300℃加热后,镀层中会出现Ni3P化合物相;经400℃加热后,镀层中的Ni元素会与O2发生高温氧化反应生成NiO化合物相。在制备Cf/Al复合材料时,200℃~300℃可作为镀镍碳纤维最佳的预热温度范围。(3)采用重力铸造方法制备的连续Cf/Al复合材料内部主要存在未浸渗、和孔洞缺陷,其抗拉强度为铝基体的81.8%~92.5%,延伸率为铝基体的75.2%~78.1%。(4)铸态Cf/Al复合材料中的镀层在铝基体中存在镀层完好且未溶解和扩散、镀层半溶解并扩散、镀层已完全溶解并扩散三种分布形式,其界面机制为机械结合、溶解和润湿结合、反应结合中的一种或两种以上的混合机制。其中反应结合是依靠Al与Ni之间发生化学反应生成Al1.1Ni0.9相反应层结合。(5)铸态复合材料经过变形量为93%以上的热挤压变形后,碳纤维内部的未浸渗缺陷消失,但连续碳纤维易发生断裂。当铸态复合材料经过80%的冷拉拔变形后,碳纤维内部发生了从未浸渗缺陷逐渐消失到未浸渗缺陷完全消失再到碳纤维表面的镀层发生脱落并破碎的演变过程。(6)经过40%冷拉拔变形量的复合材料内部碳纤维均匀致密,碳纤维内部不含未浸渗缺陷。此外拉拔态复合材料内部的Al基体区与Ni-C元素富集区依靠Al0.42Ni0.58相反应层结合,同时在Ni-C富集区中存在C2Ni O4相,碳纤维与镀层界面结合机制从最初的机械结合变为反应结合。