球墨铸铁曲轴是汽车常用的零部件,曲轴承受高拉应力容易断裂,传统提高球墨铸铁强度的方法有合金化法和热处理等,但合金化和热处理成本较高,球墨铸铁的强韧化程度已达到极限。碳纤维是一种高强度、高模量比,密度小的材料,且价格低廉。将碳纤维植入球墨铸铁中形成复合材料以获得更高的力学性能,是一种新的增强思路。但碳纤维和铁基存在界面结合差等问题。本文通过对碳纤维进行电镀镍表面金属化处理,采取手工造砂型将碳纤维植入球铁中,通过MTS Exceed E45电子万能试验机对含镀镍、未镀镍碳纤维复合试棒进行拉伸对比试验,通过金相显微镜、QUANT FEG 250场扫描电镜和EDS能谱仪分析镍镀层对于界面结合的影响。试验结果表明:1.对T700碳纤维进行电镀镍试验碳纤维热处理炉去胶,温度控制在400℃,去胶时间5min,去胶比较彻底。选用H₂SO₄/HNO₃（体积3:7）混合强酸粗化液,温度控制在30⁴0℃,粗化时间为80min,使纤维表面形成数量和大小适中的坑状结构,增大了与镍层的接触面积。电镀镍试验条件为pH值为3⁴.5,温度为25℃,电镀时间为5min,电流密度0.5A/dm2,得到均匀且致密、镀层厚度为0.3μm的理想镀层。2.手工造型植入碳纤维试验、力学拉伸试验和碳纤维氧化理论分析制作砂型时把三维立体编织的碳纤维预埋进砂箱两端并拉紧,避免在浇注铁液时高密度铁液冲击纤维导致其分布不均匀,在浇铸前10min通入一定量的氩气实现保护。通过对镀镍、未镀镍碳纤维试棒进行对比拉伸试验,结果显示镀镍碳纤维试棒比未镀镍纤维试棒平均抗拉强度提高了98MPa。碳纤维在高于700℃时会与O反应生成CO、CO₂,消耗掉了碳纤维中的C原子。根据对碳纤维氧化反应模型分析提出完全惰性气体或真空环境下浇注是避免碳纤维氧化的有效途径。3.场扫描电镜及能谱仪研究界面组织形貌及元素分布特征利用QUANT FEG 250场扫描电镜对比观测镍层对碳纤维铁基复合材料界面的组织形貌的影响,镀镍处理的碳纤维改善了界面处结合情况,碳纤维和铁基体实现了润湿。通过EDS面扫描和能谱点扫描发现镍层中的Ni原子形成了浓度梯度,并以碳纤维为中心实现了向基体方向扩散。碳纤维和基体以镍层作为过渡层,形成了Fe-Ni-C界面的冶金结合。