短碳纤维分布对上向摩擦搅拌加工碳纤维/铝复合材料微观结构演变与力学性能的影响研究

本研究针对碳纤维/铝(CF/Al)复合材料在工业应用中纤维分散不均、界面结合弱等问题，由研究人员采用上向摩擦搅拌加工(UFSP)技术制备CF/Al复合材料，实现了纤维均匀分散和强界面结合，使拉伸强度提升14%、硬度提高36%、抗冲击性增强44%，并通过SEM和EBSD揭示了纤维网络均匀性对载荷传递和抗裂纹扩展的机制，为高性能轻量化材料产业化提供了新途径。

　　

铝基复合材料(Aluminum matrix composites)因耐磨性和优异的强度-重量比，在轴承衬套、气缸套、制动片等高性能工程领域备受关注。其轻量化特性有助于提升燃油经济性、降低排放并优化结构完整性。本研究通过上向摩擦搅拌加工(Upward Friction Stir Processing, UFSP)制备碳纤维(CF)/铝(Al)复合材料，实现了纤维在基体中的均匀分散和界面结合，确保加工区性能一致性。结果表明：相较于基础铝基体，拉伸强度提高14%，硬度提升36%，抗冲击性增强44%。扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)断口分析显示，纤维网络在基体中分布均匀，这对基体-纤维间载荷传递和抵抗裂纹萌生至关重要。本研究为UFSP技术产业化放大制备可部署工业产品提供了重要见解。