钛合金表面阳极化处理对钛合金／复合材料胶接性能的研究

通过碱性阳极化方法NaTESi处理钛合金,碳纤维复合材料胶接试件中钛合金的表面。主要研究了阳极化前碱洗酸洗、阳极化过程中的电压、温度、时间以及该方法与喷砂法结合对处理后的钛合金胶接试件胶接性能的影响。结果表明：钛合金阳极化前的碱洗酸洗能提高钛合金／碳纤维复合材料胶接试件的粘接强度,阳极化过程中,电压在8-12V,温度在15。25％,时间在15．25min之间时处理出的钛合金所制成的胶接试件有较好的湿热耐久性能;喷砂法与NaTESi阳极化法配合处理钛合金表面,可使钛合金,碳纤维复合材料胶接试件湿热耐久性能得到进一步的提高。     

复合材料胶接单搭接连接强度与失效模式研究

以Tserpes失效准则及其材料性能退化准则为基础,利用ANSYS建立几何模型进行有限元分析,针对模型进行相应的试验验证,以探究各参数对复合材料胶接单搭接连接强度的影响,并得到不同参数下的胶接失效模式。结果表明:复合材料与复合材料单搭接的强度高于钛合金与复合材料单搭接的强度;随着胶接长度、胶接宽度的增大,胶接接头的连接强度呈现先增大后减小的趋势;同时发现,在静拉伸过程中,钛合金与复合材料单搭接的失效模式主要为胶层的粘附破坏,复合材料与复合材料单搭接的失效模式主要为混合破坏,表现为复合材料紧邻胶层的第一层和第二层发生铺层基体开裂与分层破坏,同时胶层发生部分粘附破坏。     

打磨对木粉/聚乙烯复合材料射流等离子体表面处理时效性的影响

采用空气气氛的射流等离子体对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理,以改善胶接性能。利用接触角和胶接强度测试以及红外光谱和X-射线光电子能谱分析等方法,研究了表面打磨对复合材料等离子体表面处理时效性的影响。研究结果表明,直接等离子体处理以及打磨后再等离子体处理都可以明显提高复合材料的胶接强度,相比之下,打磨后再等离子体处理可以在复合材料表面形成更多的含氧极性基团,有利于胶接性能的改善。木粉/聚乙烯复合材料的等离子体表面处理存在一定的时效性,与直接等离子体处理的复合材料相比,随着处理试样放置时间的延长,先打磨再等离子体处理的复合材料表面接触角、含氧极性基团以及胶接强度的变化幅度更小,表现出更小的处理时效性。尽管存在处理时效性,但等离子体处理后的胶接强度仍远好于未处理的试样。     

胶厚对钛合金-复合材料接头胶接性能的影响

采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备了不同胶层厚度的单搭接接头。利用DIC与万能试验机对接头进行了拉伸-剪切性能测试,研究了不同胶层厚度异质材料的接头胶接性能、应变场与破坏模式的变化规律,分析了在拉伸载荷下,不同胶层厚度接头的失效特点。结果表明,当胶层厚度由0. 2 mm增加至1. 2 mm时,接头极限载荷由6. 13k N降低至5. 89 k N,损伤后剩余强度降低,薄胶层接头出现渐进失效;复合材料端头高剥离与拉伸应变区域面积增加,厚胶层与被胶接件一同变形,导致接头提前失效;钛合金-胶层界面破坏模式增多,芳纶纤维复合材料层间破坏模式减少;接头在发生复合材料层间破坏后,仍能够保持较高的剩余强度,当钛合金-胶层界面遭到破坏后,易整体失效。     

多异氰酸酯表面处理对木塑复合材胶接耐水性的影响

采用多异氰酸酯对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。利用胶接强度和接触角测试以及SEM、FTIR、XPS等分析方法研究了表面处理对木塑复合材料胶接接头耐水性能的影响。试验结果表明,经打磨并采用多异氰酸酯表面处理后,复合材料的胶接强度和耐水性明显提高。水浸环境下,短期内异氰酸酯处理的木塑复合材料表面变化不大;长期水浸下复合材料的表面逐渐出现微裂纹,表面性质发生改变,胶接强度下降。聚乙烯木塑复合材料中木质纤维的吸水膨胀,是造成水环境下胶接强度下降的主要原因。     

水对液相氧化处理聚乙烯木塑复合材胶接性能的影响

采用液相氧化方法对木粉/聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。研究了氧化处理后木塑复合材料胶接接头的耐水性,并利用接触角测试、SEM、FT-IR等分析手段,探讨了木塑复合材料胶接接头在水环境下的老化失效原因。结果表明,未处理的聚乙烯木塑复合材料难以胶接,经过液相氧化处理后,不但可以提高聚乙烯木塑复合材料的胶接强度,还可改善木塑复合材料胶接接头的耐水性。在水的作用下,液相氧化处理聚乙烯木塑复合材的表面结构会发生改变,复合材料中木质纤维的吸水膨胀也会导致材料表面出现裂纹,致使胶接接头失效。     

搭接长度对钛合金-芳纶纤维复合材料单搭接接头胶接性能的影响

采用钛合金与芳纶纤维复合材料制备不同搭接长度的单搭接接头。利用数字图像相关技术(DIC)、万能试验机等表征方法,对接头拉伸应变与极限载荷进行表征,研究了搭接长度对异质材料单搭接接头胶接性能与破坏模式的变化规律。结果表明,随着搭接长度的增加,单搭接接头极限载荷提升,胶接强度降低,高搭接长度接头出现渐进损伤;偏心弯矩引起的接头偏移减少,搭接部位纵向应变区域面积占比降低;芳纶纤维复合材料层间破坏模式增多,钛合金-胶层界面破坏模式减少,剥离复合材料层数增加。     

硅烷偶联剂处理木塑复合材胶接接头的耐水性

利用硅烷偶联剂KH560对木粉/聚乙烯复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。利用接触角、吸水量、表面形貌以及胶接强度测试等分析方法,研究了硅烷偶联剂处理聚乙烯木塑复合材料胶接接头在水环境中的胶接耐久性能。试验结果表明,机械打磨并偶联剂处理后,聚乙烯木塑复合材表面接触角增加,表面粗糙度增大,胶接强度和耐水性明显提高。偶联剂分子链上环氧基团的"架桥"作用以及甲氧基的憎水作用,是粘接强度和耐水性能提高的主要原因。浸水环境下,聚乙烯木塑复合材料表面粗糙度略有降低;随着浸水时间的延长,表面接触角下降,胶接接头的吸水量增加,胶接强度下降。水环境下聚乙烯木塑复合材料中木质纤维成分的吸水膨胀,是造成胶接强度下降的主要原因。     

多异氰酸酯涂覆处理对聚乙烯木塑复合材胶接接头耐水性能的影响

采用多异氰酸酯对聚乙烯木塑复合材料进行表面涂覆处理以改善其胶接性能。利用接触角测试、表面形貌观测以及胶接强度和吸水量测试研究了涂覆表面处理对聚乙烯木塑复合材料胶接接头耐水性能的影响。结果表明,涂覆处理后复合材料的胶接强度和接头耐水性明显提高。水浸后聚乙烯木塑复合材料的表面性质发生了改变,随着水浸时间的延长,表面粗糙度增加,表面接触角下降。长时间水浸下胶接接头的吸水量增加,胶接强度下降。水环境下聚乙烯木塑复合材料中木质纤维的吸水膨胀是造成胶接性能下降的主要原因。     

木粉含量对木粉/PE复合材料胶接性能的影响

研究了木粉含量对木粉/PE(聚乙烯)复合材料表面性能的影响,并探讨了木粉含量对AEA(双组分丙烯酸酯胶粘剂)和EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)-HMA(热熔胶)胶接的木粉/PE复合材料之胶接性能的影响。研究结果表明:随着木粉含量的增加,打磨的木塑复合材料表面含氧基团增多,而未打磨的表面基本没有含氧基团;AEA胶接打磨木塑复合材料的胶接强度随木粉含量增加而增大,而木粉含量对EVA-HMA胶接木塑复合材料的影响无规律性且较小;此外,试件表面水的接触角受试件表面粗糙复杂程度的影响大于材料表面亲/疏水性所产生的影响。     

SY-D15表面处理剂的性能研究

SY-D15表面处理剂具有良好的综合性能,对于不同的复合材料胶接体系都能够显著提高粘接强度,SY-14A胶粘剂-5405/HT3复合材料胶接体系和SY-24C胶粘剂-3218/SW-280A复合材料胶接体系的粘接强度能够提高30%以上,胶接接头具有优异的耐介质、耐热和耐湿热老化等耐久性能。     

复合材料胶接用金属喷砂工艺研究

对复合材料胶接用金属材料及表面处理方式进行简述,并对TC4钛合金、5052铝合金、304不锈钢、4J36殷钢的喷砂工艺参数进行实验研究。以喷砂时间为变量,以金属材料喷砂后与复合材料试件的胶接拉剪强度表征金属材料喷砂后的表面状态。实验表明:在喷砂材料为40目石英砂,喷砂距离约为150 mm,喷砂角度为45°,喷砂压力为0. 5 MPa的条件下,TC4钛合金的合理喷砂参数为30 s±5 s/15 cm2,5052铝合金的合理喷砂参数为20 s±5 s/15 cm2,304不锈钢的合理喷砂参数为45 s±5 s/15 cm2,4J36殷钢的合理喷砂参数为25 s±5 s/15 cm2。     

激光处理对民机复合材料胶接维修母体表面自由能的影响研究

胶接维修是民机碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)结构的重要维修方式。基于界面结合理论角度,复合材料维修母体表面的微观结构、物理、化学特征将直接影响胶接界面结合强度及维修效果。论文采用激光技术对母体表面进行预处理,主要探讨激光处理前后母体表面接触角与表面自由能的变化规律,并基于静电吸附理论分析表面自由能变化对界面结合强度及胶接维修效果的影响。结果表明,激光处理后母体表面质量更为稳定可靠,表面接触角明显下降,而表面自由能增加,有效改善了维修母体的表面活性,以利于胶接维修界面强度及维修效果。     

胶接结构的耐久性研究

通过楔子试验对胶接结构的耐久性进行研究,探讨了偶联剂使用与否、固化条件、铝板表面处理方式等因素对试件胶接性能的影响,以获得复合材料胶接修理铝合金结构较理想的表面处理工艺。研究结果表明:采用涂偶联剂、加热加压固化、铝板表面喷砂等工艺可在一定程度上提高胶接结构的强度和耐久性。因此在实际的胶接修理中,建议将金属表面作喷砂处理,涂胶前使用偶联剂,并采用加热加压的固化方式。     

等离子体处理工艺对聚乙烯木塑复合材料表面时效性的影响

利用射流等离子体放电对聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。采用接触角测试、FTIR和胶接强度测试等方法,研究了不同等离子体处理工艺对等离子体处理后材料表面时效性的影响。研究结果表明,等离子体处理后的聚乙烯木塑复合材料,随着放置时间的延长,表面接触角和表面极性基团会发生变化,表现出处理时效性。不同工艺的等离子体处理,其处理时效性各不相同;相比之下,机械打磨后再进行等离子体处理的试样处理时效性最小。尽管存在处理时效性,但经射流等离子体处理后的木塑复合材试样放置7d后,仍表现出远大于未处理试样的胶接强度。     

木塑复合材料的胶接技术研究进展

介绍了木塑复合材料的概念与特点,提出了木塑复合材料胶接技术所面临的主要问题,综述了国内外改善木塑复合材料胶接性能的研究现状,总结了胶种优选、表面处理等改善木塑复合材料胶接性能的措施,简述了预测木塑复合材料胶接强度的无损检测手段,展望了木塑复合材料胶接技术研究的发展方向。     

Ti-AFRP胶接接头失效过程实验和仿真分析

制备搭接长度为60 mm的钛合金-芳纶纤维编织复合材料单搭接接头,利用DIC、万能试验机等对接头极限载荷与拉伸应变进行表征,同时采用VUMAT子程序模拟芳纶纤维编织布层内损伤和演化,使用Cohesive Zone Model模拟胶层和层间失效.将试验和仿真方法相结合,研究钛合金和芳纶纤维编织复合材料胶接接头表面和内部应...     

直升机桨叶包片胶接前激光毛化处理的有效性研究

为提升直升机桨叶包片胶接质量,开展激光毛化技术在不同材料包片胶接前表面处理工艺中的有效性研究.分别对经酸洗、喷砂、激光毛化工艺处理后的钛合金、不锈钢、纯镍金属材料试件,进行外观、粗糙度、微观形貌检测,并在胶接后进行浮辊剥离试验、剪切强度试验,结果表明:激光毛化处理可在金属表面获得规则的微观形貌,且试件无变形现象,与喷砂表面同等级粗糙度下,浮辊剥离值及剪切强度明显高于喷砂或酸洗处理的表面,可有效提升胶接结合强度.     

固化压力对PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维夹层复合材料胶接性能影响的研究

针对PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的热压罐胶接成型工艺,系统研究了不同密度的PMI泡沫在0.2 MPa与0.3 MPa下的热稳定性能、蠕变性能。同时分别考察了不同厚度、不同处理条件的PMI泡沫在热压罐中的压缩变形情况,总结了压力对泡沫的尺寸稳定性的影响规律。通过研究PMI泡沫/环氧碳纤维夹层结构复合材料的力学性能,比较了不同固化压力下PMI泡沫与碳纤维面板胶接质量。结果表明,密度大的泡沫的抗蠕变性能好。泡沫的高温蠕变性能受压力影响敏感,随着压力增大,变形量迅速增大。经130℃热处理2 h后PMI泡沫的抗蠕变性有所提高。采用0.2 MPa与0.3 MPa胶接的PMI泡沫/高温固化环氧碳纤维阶层结构的抗滚筒剥离强度差别较大。抗剪切强度、抗平面拉伸强度及抗弯曲强度无明显差别。     

航空用钛合金的胶接

本文简要介绍了航空用钛合金的优异性能,并论述了钛合金胶接连接的优点。文中指出了不同的表面处理方法会明显地影响钛合金的胶接性能,并推荐了一种效果较好的钛合金表面处理方法。还介绍了国外胶接钛合金的聚酰亚胺胶粘剂的有关性能及胶接工艺规范。