一、项目基本情况

    目前，航空航天轻质材料主要以铝合金为主，其中主要使用强度为400MPa级的2024和500MPa级的7075，这两类铝合金占航空航天铝合金用量的60%-80%。已有研究表明，碳纤维增强金属基复合材料具有高比强度、高比模量及低膨胀系数等优异的物理性能。随着碳纤维价格的降低和性能的提高，为高性能，轻量化复合材料的制备及应用创造了条件，可以预见，其将在汽车、航空及航天等领域具有广阔的应用前景。 

    相比长纤维，短碳纤维复合材料可以制备成各种形状零件，且能在半固态下直接进行挤压、锻造等二次塑性加工，被认为是目前最有效的且经济的复合材料。同时，由于纤维复合材料断裂失效时，会经历基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列失效过程，相比传统材料突发断裂而言，纤维增强复合材料迟滞了灾难性破坏的突然发生情况，具有破损安全性高的优势。

    本项目主要涉及三大研究内容。第一，短碳纤维增强铝基复合材料成分设计，第二，复合材料制备方法及工艺优化，第三，复合材料疲劳性能、断裂韧性等材料物理机械性能评估。

    西安稀有金属材料研究院在材料的在产品研发和市场应用推广方面具有显著优势，辽宁工业大学在材料的设计和成形加工也具有传统优势。我校液态成形和锻造成形等研究方向团队可为复合材料的制备提供技术支撑。双方合作，优势互补，可以加快项目的研发进展。

二、实施及产出

    2.1项目计划完成内容

    项目主要计划完成以下几点内容：

    1.短纤维预处理。主要围绕纤维和铝基体之间的界面结合问题展开实验研究，解决纤维和铝基体之间的润湿性差问题，以及烧结制备过程中纤维与铝基体之间的界面反应问题，避免大量Al4C3的产生。

    2.短纤维和铝基体的混合烧结问题。以粉末冶金和搅拌铸造两种思路同时进行复合材料制备，主要对比两种不同制备工艺对纤维在基体中的均匀性分布、纤维损伤程度以及纤维最大添加体积分数的影响。 

    3.短纤维增强铝基复合材料物理机械性能评估。主要包括，复合材料的强度、断裂韧性、摩擦磨损性及抗氧化性等特性。 

    2.2项目实施过程

    项目实施过程如下图1所示：

    2.3项目经济及社会效益

    纤维增强铝基复合材料是应现代化科学技术发展涌现出的具有极大生命力的新型工程材料。该项目的实施将对短碳纤维增强铝基复合材料在将在航天、航空、航海、军事等高科技领域的工程应用具有一定的推动作用。