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Cf/Al基复合材料具有高比强度、比刚度,良好的耐磨性,优异的导电、导热以及低的热膨胀系数等特点,受到了来自军工、航空航天、汽车和电子行业的极大关注。由于Cf与Al基体之间存在较大的电位差,并且工作中所产生的高温环境,这些因素都会影响材料的使用性能,因此本文采用铸造熔炼技术制备了3wt.%含量的不同长度(2 mm、3 mm、4 mm、5 mm)镀铜短碳纤维增强2024Sc铝基复合材料,通过金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、维氏硬度试验、室温拉伸试验、高温单轴拉伸蠕变试验、电极化曲线和电化学阻抗谱测试等,对比研究了加入不同长度短碳纤维对铝基复合材料力学性能、高温蠕变性能和耐腐蚀性能的影响。试验结果表明:(1)Cf/2024Sc铝基复合材料经过热挤压后,短碳纤维沿着挤压方向分布,纤维与基体界面结合良好,且分散均匀,无明显的宏观缺陷存在。碳纤维和铝基体之间的界面周围存在Al2Cu Mg、Al2Cu、W(Al Cu Sc)等第二相。(2)对热处理工艺研究发现,经过495℃固溶2 h,130℃×3 h+200℃×10 h双级时效时,2024Sc铝基合金和2 mm、3 mm、4 mm Cf/2024Sc复合材料具有最大硬度,而5 mm Cf/2024Sc复合材料的峰值时效时间前移至5 h,复合材料的硬度均高于基体合金。Cf的加入降低了合金材料的拉伸性能,化学镀铜的Cf与基体在界面上形成的脆性相,受力易脆断导致复合材料力学性能下降;对比不同长度Cf/2024Sc复合材料,4 mm Cf/2024Sc复合材料的拉伸性能最佳,屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为370 MPa,471 MPa,5.89%。(3)欠时效态(495℃固溶2 h,130℃×3 h+200℃×5 h双级时效),200℃/300MPa的蠕变测试表明,2024Sc铝基合金蠕变性能最好,其蠕变寿命是24.78 h,稳态蠕变速率为9.83×10-6 s-1。不同长度Cf/2024Sc复合材料中,2 mm Cf/2024Sc复合材料蠕变性能最好,其蠕变寿命为21.16 h,相应的稳态蠕变速率1.05×10-5s-1,而碳纤维长度的继续增加蠕变性能反而下降。(4)欠时效态(5 h)下,不同温度(150℃、170℃、190℃)和不同应力(200~400 MPa)的蠕变测试表明,2024Sc铝基合金及不同长度Cf/2024Sc复合材料的蠕变表观应力指数n在7.3~11.2之间,高的n值表明蠕变存在门槛应力σth。选取真应力指数n为5可得到σth,发现σth均随着温度的升高而近似线性下降,2024Sc和2 mm,3 mm,4 mm,5 mm Cf/2024Sc复合材料蠕变激活能分别为104.2 k J/mol,83.9 k J/mol,72.9 k J/mol,63.8 k J/mol,67.4 k J/mol。蠕变断口SEM观察表明,Cf断裂机制为拔出或拔断,碳纤维周围存在加工硬化区。(5)Cf/2024Sc复合材料自腐蚀电位小于2024Sc基体合金,复合材料随着Cf长度的增加,其自腐蚀电流密度逐渐降低,电化学阻抗谱EIS的容抗弧半径逐渐变大,其中5 mm Cf/2024Sc复合材料具有最小的自腐蚀电流密度为4.61×10-7 A/cm2,耐腐蚀性能最佳。