裝甲防護(hù)材料應(yīng)該具有特殊的性能如輕質(zhì)、高比強(qiáng)度以及優(yōu)良的綜合性能 為了降低結(jié)構(gòu)重量和保持良好的機(jī)械性能,研究人員在傳統(tǒng)復(fù)合材料的基礎(chǔ)上研發(fā)一種新材料：纖維/金屬復(fù)層材料 將纖維材料和金屬薄層交替堆疊使其結(jié)合,制備出的材料具有高抗疲勞性和抗沖擊性以及高比強(qiáng)度、比剛度[1] 纖維/金屬復(fù)層材料,在保留兩者優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)彌補(bǔ)其不足 在沖擊作用下這種特殊的層狀結(jié)構(gòu)因疊層的界面失效層間開裂而產(chǎn)生大量吸能裂紋 這種高吸能性,可滿足裝甲防護(hù)材料的輕量化、強(qiáng)韌化和高效化的要求 纖維/金屬復(fù)層材料中的玻璃纖維/鋁復(fù)層材料,已經(jīng)用于制造客機(jī)A380機(jī)身的重要組成部分[2~4] 但是,這種材料還沒有發(fā)展出高承載結(jié)構(gòu),因此其模量和抗拉強(qiáng)度較低 碳纖維/鋁復(fù)層材料能發(fā)揮碳纖維和鋁基體的各自優(yōu)點(diǎn),在保持鋁高韌性的同時(shí)使其力學(xué)性能強(qiáng)度提高 碳纖維的優(yōu)異性能使其具有更高的比模量[5]、更好的抗沖擊性[6,7]和更高的強(qiáng)度[8,9],因此可用于高承載結(jié)構(gòu)[10,11] 大多數(shù)復(fù)合材料易碎,且通過損傷吸收能量而不是通過塑性應(yīng)變吸收能量[12,13] 目前,對(duì)玻璃碳纖維/鋁復(fù)層材料已經(jīng)有較多的研究[4,14~17] Dhaliwal等[18]研究了具有兩種不同堆疊結(jié)構(gòu)的碳纖維/鋁復(fù)層材料的彎曲行為,并報(bào)告了宏觀破壞行為 Nurhaniza等[19]利用鋁和碳纖維布的新組合順序研究了碳纖維/鋁復(fù)層材料的典型彎曲性能 Osapiuk等[20]比較了不同纖維取向和鋁厚度的玻璃碳纖維/鋁復(fù)層材料和碳纖維/鋁復(fù)層材料之間的失效行為 但是這些工作主要針對(duì)碳纖維/鋁復(fù)層材料的三點(diǎn)彎曲性能、失效行為,使用粘結(jié)劑制備層狀結(jié)構(gòu),纖維的排布方式為“橫縱向”或“橫縱斜向”,成本較高,且材料在服役過程中有明顯的各向異性 鍍鎳碳纖維可提高碳纖維與金屬的潤(rùn)濕性,反應(yīng)時(shí)間短,在適當(dāng)溫度下保溫70 min便可形成結(jié)合良好的界面層 鍍鎳碳纖維氈是具有鍍鎳層的碳纖維,可避免粘結(jié)劑的影響 碳纖維束沿不同方向隨機(jī)分布,具有各向同性 鑒于此,本文將其與鋁箔交替堆疊制備碳纖維/鋁復(fù)層材料,觀察和測(cè)定其微觀組織,研究界面結(jié)構(gòu)和碳纖維含量、鋁層厚度對(duì)復(fù)層材料的密度、硬度、及抗彎性能的影響 1 實(shí)驗(yàn)方法1.1 實(shí)驗(yàn)用材料 實(shí)驗(yàn)用復(fù)層材料的基體為1060鋁箔,其成分列于表1 純鋁箔的厚度分別為0.3 mm、0.2 mm、0.1 mm,密度為2.7 g/c