碳纤维粉末改性铁基粉末冶金材料的组织与性能

• 作者: 汪家瑜 方华婵 张芊芊 段志英 方舟 张茁 陈卓 许永祥 任子安
• 来源期刊: 粉末冶金材料科学与工程
• 学科: 工学
• 关键词: Fe 短碳纤维 烧结收缩率 活性 力学性能 尺寸变化
• 年，卷（期）: 2024,（4）
• 页码范围: 86-99
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19976/j.cnki.43-1448/TF.2023047

摘要

采用还原Fe粉作为基体，分别添加长度约为20μm的微米短碳纤维(micron short carbon fibers, MCsf)和粒径为1～4μm的碳纤维颗粒(carbon fiber particles, Cfp)作为弥散相，采用压制-真空烧结制备MCsf/Fe和Cfp/Fe粉末冶金材料，并与平均粒度10μm的天然石墨(naturalgraphite,NG)为原料制备的NG/Fe粉末冶金材料进行对比。研究微米短碳纤维、碳纤维颗粒对粉末冶金材料显微组织、物理性能、力学性能和尺寸变化的影响。结果表明：碳纤维颗粒的活性远高于石墨和脱胶短碳纤维(degummed short carbon fibers, DCsf)，空气气氛下800℃的最大质量损失率为石墨的3.75倍，脱胶短碳纤维的16.6倍。与NG/Fe和MCsf/Fe粉末冶金材料相比，Cfp/Fe粉末冶金材料在烧结过程中的尺寸稳定性大幅提高，最大径向膨胀率和收缩率分别为0.39%和0.14%，且强度和韧性最高，密度、抗弯强度、剪切强度和抗拉强度分别为6.91 g/cm3、736.9 MPa、205.7 MPa和334.8 MPa，伸长率达到10.5%，材料的断裂模式由脆性沿晶断裂向完全韧窝型断裂转变。