發(fā)布時間：2025-06-19 05:50

　　碳纖維增強樹脂基復合材料因自身優(yōu)異的性能,被廣泛應用到了各大領域。但由于碳纖維表面光滑、浸潤性差、呈化學惰性,導致碳纖維與基體之間的界面粘結(jié)強度低,影響了復合材料最佳力學性能的發(fā)揮,不能完全滿足各大領域的應用需求。本文為使復合材料的界面粘結(jié)強度得到改善,采用磁控濺射技術(shù)在碳纖維表面沉積碳膜對其進行改性,探究磁控濺射工藝對碳膜結(jié)構(gòu)及碳纖維增強復合材料力學性能的影響。首先以單晶硅為媒介,在硅片表面沉積碳膜,利用單因素分析法探究磁控濺射工藝對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響,采用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、靜態(tài)接觸角測量儀對碳膜進行表征。結(jié)果表明:隨著濺射功率的提高,碳膜厚度與表面粗糙度逐漸增大,致密性逐漸改善,靜態(tài)接觸角先增大后減小;隨著濺射時間的延長,碳膜的厚度與表面粗糙度逐漸增加,均勻性在一定的濺射時間內(nèi)逐漸改善,靜態(tài)接觸角在30 min時最小,浸潤性最好;隨著濺射壓強的增大,碳膜厚度越來越小,表面粗糙度先增大后減小,致密性在過高的濺射壓強下會變差,靜態(tài)接觸角先減小后增大。為了進一步改善碳膜的結(jié)構(gòu)和性能,對碳膜進行熱處理,探究熱處理溫度與時間對碳膜結(jié)構(gòu)與浸潤性的影響,結(jié)果表明:...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的與意義
    1.2 碳纖維表面改性方法
        1.2.1 涂層法
        1.2.2 陽極氧化法
        1.2.3 液相氧化法
        1.2.4 氣相氧化法
        1.2.5 等離子體氧化法
        1.2.6 化學接枝法
        1.2.7 表面多尺度改性法
    1.3 磁控濺射鍍膜技術(shù)
    1.4 復合材料的界面理論與結(jié)合類型
        1.4.1 復合材料的界面理論
        1.4.2 界面結(jié)合類型
    1.5 熱處理對薄膜的影響研究
    1.6 本文研究的主要內(nèi)容
        1.6.1 磁控濺射對碳膜結(jié)構(gòu)性能的影響研宄
        1.6.2 碳膜結(jié)構(gòu)與性能對復合材料性能的影響
        1.6.3 熱處理工藝對界面膜及其復合材料的影響
第2章 試驗方法
    2.1 實驗材料與儀器
        2.1.1 實驗材料
        2.1.2 實驗儀器
    2.2 磁控濺射系統(tǒng)
    2.3 碳膜的制備
        2.3.1 硅片表面清洗
        2.3.2 在硅片表面沉積碳膜
        2.3.3 碳纖維束表面沉積碳膜
        2.3.4 碳膜熱處理
        2.3.5 碳纖維束復合材料的制備
    2.4 性能測試與表征
        2.4.1 掃描電子顯微鏡(SEM)觀察
        2.4.2 原子力顯微鏡(AFM)分析
        2.4.3 拉曼光譜分析
        2.4.4 浸潤性測試
        2.4.5 力學性能測試
第3章 磁控濺射和熱處理工藝對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
    3.1 濺射功率對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
        3.1.1 濺射功率對表面形貌與厚度的影響
        3.1.2 濺射功率對表面粗糙度的影響
        3.1.3 濺射功率對碳膜浸潤性的影響
    3.2 濺射時間對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
        3.2.1 濺射時間對碳膜表面形貌與厚度的影響
        3.2.2 濺射時間對碳膜表面粗糙度的影響
        3.2.3 濺射時間對碳膜浸潤性的影響
    3.3 濺射壓強對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
        3.3.1 濺射壓強對碳膜表面形貌與厚度的影響
        3.3.2 濺射壓強對碳膜表面粗糙度的影響
        3.3.3 濺射壓強對碳膜浸潤性的影響
    3.4 熱處理溫度對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
        3.4.1 不同熱處理溫度下碳膜SEM分析
        3.4.2 不同熱處理溫度下碳膜AFM分析
        3.4.3 不同熱處理溫度下碳膜的浸潤性
    3.5 熱處理時間對碳膜結(jié)構(gòu)與性能的影響
        3.5.1 不同熱處理時間下碳膜SEM分析
        3.5.2 不同熱處理時間下碳膜AFM分析
        3.5.3 不同熱處理時間下碳膜浸潤性
    3.6 本章小結(jié)
第4章 磁控濺射與熱處理工藝對復合材料力學性能的影響
    4.1 磁控濺射工藝對復合材料力學性能的影響
        4.1.1 磁控濺射工藝對復合材料抗拉強度的影響
        4.1.2 磁控濺射工藝對復合材料拉伸破壞模式的影響
        4.1.3 磁控濺射工藝對復合材料抗彎強度的影響
    4.2 熱處理工藝對鍍膜后碳纖維表面結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.1 不同熱處理溫度下拉曼光譜分析
        4.2.2 不同熱處理時間下拉曼光譜分析
    4.3 熱處理工藝對復合材料力學性能的影響
        4.3.1 熱處理溫度對復合材料力學性能的影響
        4.3.2 熱處理時間對復合材料力學性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
致謝



本文編號：4050953