机械工程学报

作者：陈宝林, 卢竹青, 周计明, 鞠录岩, 齐乐华

单位：1. 西北工业大学机电学院 西安 710072;2. 西部超导材料科技股份有限公司 西安 710018;3. 陕西省纤维增强轻质复合材料重点实验室 西安 710072

关键词：镁基复合材料,真空吸渗挤压,碳纤维,异形薄板件,整体刚度；

基金：国家自然科学基金(52231004，52471164，52475405)和陕西省技术创新引导专项(基金)(2020CGHJ-011)资助项目。

碳纤维增强镁基(Cf/Mg)复合材料因轻质、高比强度、高比模量及良好的尺寸稳定性等特性，在航空航天、武器装备和轨道交通等领域有着重要应用前景。但因碳纤维与镁合金润湿性差、界面处易高温反应，特别是薄板件成形时受薄壁、复杂形状特征影响，易出现充型不完整、变截面处镁液浸渗不均匀，制备难度大，严重制约Cf/Mg材料的实际应用。真空吸渗挤压工艺是利用抽真空使熔融金属液浸渗至预制体中，随即在机械压力下充分浸渗，并在其处于液固态时施加高压使其进一步凝固补缩以实现致密化，从而提高制件整体性能。以某型导弹电子器件安装板研制为例，对其工艺过程、试验参数、样件抗拉性能与整体刚度进行深入研究，结果表明：该工艺可以成形出符合要求的Cf/Mg异形薄板件；挤压温度600 ℃且有循环冷却时，镁液充型完整、浸渗均匀；设计的加载循环冷却系统可有效减缓碳纤维和镁合金之间的界面反应，使复合材料异形薄板件拉伸性能和整体刚度进一步提升，抗拉强度、弹性模量为328 MPa和68 GPa，较未循环冷却件分别提高24%和6%，比相同镁合金样件分别提高139%和79%；经整体承载能力测试，加载700 N时其变形量为0.313 mm，比相同镁合金样件的变形量减小2/3。本研究为Cf/Mg复合材料结构件制备和应用奠定了基础。

来源：2025年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

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