第一章緒論：金屬基復(fù)合材料制備工藝優(yōu)化研究背景與意義第二章實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備工藝參數(shù)優(yōu)化第三章微觀結(jié)構(gòu)表征：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面形貌與孔隙分布分析第四章力學(xué)性能測(cè)試：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度與抗沖擊性分析第五章工藝參數(shù)優(yōu)化：基于響應(yīng)面法的制備工藝優(yōu)化模型與驗(yàn)證第六章工藝優(yōu)化方案的成本效益分析與工程應(yīng)用前景01第一章緒論：金屬基復(fù)合材料制備工藝優(yōu)化研究背景與意義研究背景與意義金屬材料應(yīng)用瓶頸碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料某型號(hào)戰(zhàn)斗機(jī)機(jī)翼結(jié)構(gòu)件失效案例輕量化與高強(qiáng)化需求性能優(yōu)勢(shì)與局限性工藝缺陷導(dǎo)致使用壽命縮短國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀美國(guó)NASA的研究成果德國(guó)Fraunhofer研究所的發(fā)現(xiàn)研究結(jié)論優(yōu)化粉末冶金工藝提升界面結(jié)合強(qiáng)度攪拌摩擦焊技術(shù)減少孔隙率工藝優(yōu)化需平衡性能提升與成本控制本研究目標(biāo)與內(nèi)容研究目標(biāo)研究?jī)?nèi)容框架研究方法與技術(shù)路線提升界面結(jié)合強(qiáng)度與降低制造成本工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、微觀結(jié)構(gòu)表征、力學(xué)性能測(cè)試響應(yīng)面法、SEM、XRD、力學(xué)性能測(cè)試02第二章實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備工藝參數(shù)優(yōu)化研究基礎(chǔ)與參數(shù)選擇界面反應(yīng)機(jī)理研究碳纖維含量影響保壓時(shí)間效應(yīng)Al?C?生成的影響與控制纖維搭接與界面結(jié)合關(guān)系孔隙排出與界面形成動(dòng)力學(xué)響應(yīng)面法實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案表實(shí)驗(yàn)條件控制數(shù)據(jù)分析方法23組工藝參數(shù)組合設(shè)計(jì)原材料預(yù)處理與熱壓工藝參數(shù)設(shè)定SEM、XRD、EDS、力學(xué)性能測(cè)試03第三章微觀結(jié)構(gòu)表征：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面形貌與孔隙分布分析實(shí)驗(yàn)條件與樣品制備實(shí)驗(yàn)設(shè)備與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣品制備流程微觀結(jié)構(gòu)拍照要求SEM、XRD、EDS、力學(xué)性能測(cè)試熱蝕刻與離子減薄工藝SEM成像參數(shù)與數(shù)據(jù)采集方法孔隙率分布特征分析孔隙率統(tǒng)計(jì)結(jié)果孔隙形貌分類孔隙率影響因素分析23組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析點(diǎn)狀孔隙、纖維間隙孔、界面反應(yīng)孔熱壓溫度、碳纖維含量、保壓時(shí)間的影響機(jī)制界面形貌與相組成分析界面形貌分類XRD分析結(jié)果界面結(jié)合能測(cè)量結(jié)果連續(xù)Al-C化合層、島狀反應(yīng)層、纖維直接接觸界面主要相組成與相含量AFM測(cè)量與數(shù)據(jù)分析04第四章力學(xué)性能測(cè)試：碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料界面結(jié)合強(qiáng)度與抗沖擊性分析實(shí)驗(yàn)方法與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備校驗(yàn)界面結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試、動(dòng)態(tài)抗沖擊性能測(cè)試、微動(dòng)磨損測(cè)試ASTMD3039-14、ASTMD256-13、MIL-STD-882E測(cè)試機(jī)校準(zhǔn)與精度要求界面結(jié)合強(qiáng)度分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果回歸模型擬合失效模式分析23組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析界面結(jié)合強(qiáng)度與孔隙率的關(guān)系模型低結(jié)合強(qiáng)度組、高結(jié)合強(qiáng)度組的斷裂模式抗沖擊性能分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果23組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析沖擊損傷機(jī)理低沖擊功組、高沖擊功組的損傷模式05第五章工藝參數(shù)優(yōu)化：基于響應(yīng)面法的制備工藝優(yōu)化模型與驗(yàn)證優(yōu)化模型建立與求解優(yōu)化模型優(yōu)化結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)與優(yōu)化算法最優(yōu)工藝參數(shù)組合與綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)優(yōu)化工藝與原始工藝的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化工藝的微觀結(jié)構(gòu)驗(yàn)證微觀結(jié)構(gòu)表征SEM、XRD、EDS分析結(jié)果界面結(jié)合能測(cè)試AFM測(cè)量與數(shù)據(jù)分析06第六章工藝優(yōu)化方案的成本效益分析與工程應(yīng)用前景成本效益分析成本構(gòu)成分析原材料成本、能耗成本、設(shè)備折舊成本成