铝合金表面阳极化处理及其胶接性能分析

采用磷酸电解质对铝合金板进行了阳极化处理并测试了其胶接性能,测试了阳极化过程中铝合金板的基本力学性能,观察了阳极化处理后的铝合金板的表面形貌,分析了阳极化处理后铝合金粘接副的胶接界面、拉伸剪切失效模式.结果表明,铝合金板经过酸洗、碱洗和阳极化等过程后,其破坏强度、屈服强度、弹性模量和断裂延伸率等力学性能基本保持不变.阳极化后铝合金板表面形成了一层凹凸不平、多孔结构氧化膜,胶接时胶黏剂能渗透进入该氧化膜,形成一层胶接过渡层,阳极化处理提高了铝合金粘接副之间的拉伸剪切强度,其拉伸剪切强度最大可提高1.76倍.阳极化处理后的铝合金板粘接副之间的破坏模式为混合破坏,即存在胶黏剂的剪切破坏,同时存在粘接界面的剥离破坏.     

几种机械表面处理方法对6013铝合金接头胶接性能的影响

采用砂纸打磨、湿喷砂、纳米化等3种机械处理方法对6013铝合金表面进行处理,测试其粘接剪切强度,并与P2化学表面处理方法的结果进行对比。利用SEM、AFM、接触角测量仪等技术对铝合金表面处理前后的表面微观结构、微观粗糙度、润湿性等特性进行了研究。结果表明,不同的表面处理方法对铝合金接头的胶接性能影响不同。湿喷砂和砂纸打磨方法处理后铝合金接头的胶接性能与P2化学法表处的效果接近。纳米化方法不利于铝合金胶接性能的提高。微观粗糙度对铝合金的粘接性能具有重要影响,粗糙度越大,铝板胶接性能越好。润湿性不是影响胶接性能的关键因素。     

材料线膨胀系数对拉伸剪切性能的影响

为了研究被粘接材料的线膨胀系数对胶接件拉伸剪切性能的影响,用改性环氧树脂(EP)胶粘剂粘接不同材料,并对该胶接件进行拉伸剪切强度试验和温度影响试验。研究结果表明,被粘接材料的线膨胀系数不同会导致胶层在热冷变化过程中受到内应力作用而破坏,同时热空气进入胶层会导致胶层氧化变色,致使胶粘剂界面结合强度和胶粘剂自身强度降低;两种被粘接材料的线膨胀系数差异越大,经热冷变化后胶接件的拉伸剪切性能越低;在相同条件下,热冷变化温差越大,胶接件的拉伸剪切性能越低。     

室温固化双组分环氧树脂结构胶的研究

以环氧树脂(EP)和二乙烯三胺基甘油正丁基醚(593)固化剂为基体,以自制底胶和预处理过的石英粉为填料,制取室温固化双组分EP结构胶。研究了不同配方、粘接工艺对EP结构胶粘接性能的影响。实验结果表明,该EP结构胶在室温条件下具有优异的粘接性能,用于粘接45#钢/钢时,其室温拉伸剪切强度为27.4MPa;该EP结构胶浇铸体的拉伸强度为44.6MPa,拉伸模量为6.82GPa;一种新的自制底胶和经KH-560偶联剂处理过的石英粉填料是拉伸剪切强度显著提高的关键因素。     

改性丙烯酸酯结构胶黏剂的研制

研制了一种对粘接表面处理要求不严格的丙烯酸酯结构胶黏剂.胶黏剂体系中加入粘接促进剂含磷丙烯酸酯,使铝合金表面在除油的情况下,丁腈橡胶含量在16%时,剥离强度可达到4.5N/mm,剪切强度达到28.3MPa.胶黏剂在耐水1000h后,20℃剪切强度为27.6MPa,100℃剪切强度为11.9MPa.胶黏剂在100℃老化5...     

G／Epoxy复合材料胶接强度研究

使用G／Epoxy作为底材研究了垫板、结构胶黏剂厚度和底材表面处理对拉伸剪切强度的影响。使用光学显微镜观察了断口形貌。结果表明加垫板能减小试验过程中由于加载偏心引起剥离应力,测试结果较大;结构胶黏剂的厚度和底材表面处理对拉伸剪切强度影响十分明显,随着厚度的增大而减小,经打磨表面裸露出纤维的试样拉伸剪切强度很低。结构胶黏剂厚度较小时以内聚破坏为主,随着厚度的增加破坏模式转变为粘接破坏。     

J-133胶黏剂铝合金胶接接头湿热老化性能的研究

选取J-133环氧结构胶黏剂,制备铝合金胶接接头。通过在湿热条件下对试样进行环境试验,对结构胶黏剂和胶接接头的耐久性进行了评价。采用TG、IR和光学显微镜分别对胶黏剂样品变化和胶接接头破坏面形貌进行分析。分析结果表明:该胶黏剂在55℃和80℃,2200h湿热老化后剪切强度下降分别超过5%和7%;胶黏剂热失重峰温度下降,发生了断链分解;断链反应发生在固化生成的新官能团部位;胶接界面层和胶黏剂层都受到了水分的影响。     

不同表面处理对铝合金-CFRP粘结性能的影响

胶接是铝合金和碳纤维增强复合材料(CFRP)的最有效连接方式之一。胶接接头的性能很大程度取决于基体表面,选择合适的表面处理方式能够提升胶接强度。针对目前铝合金—CFRP胶接强度弱的问题,研究了砂纸打磨和阳极氧化两种常用的胶接铝合金表面处理工艺,在此基础上提出了一种新型的喷砂和阳极氧化混合表面处理方式,有效且稳定地提升了铝合金-CFRP胶接接头性能,并通过表征分析进一步揭示了胶接性能提高的机理,发现新型的处理方式结合了机械处理和化学处理的优势,不仅仅能提升表面粗糙度,并且能提升表面氧化层厚度、降低表面污染层厚度,提升表面极性,提升表面能,最终提升接头的性能。     

风电叶片用环氧结构胶的工艺性能研究

研究了混合后晾置时间、固化程度、混合比例和胶层厚度对风电叶片用环氧结构胶粘接性能的影响。采用拉伸剪切强度和等效剥离强度对粘接性能进行表征。研究表明:结构胶混合后晾置90 min再进行粘接,粘接强度最高;Tg达到60℃后,粘接强度处于稳定状态;在正负5%的配比变化范围内,粘接性能稳定;胶层厚度增加,剪切强度呈线性下降趋势,而剥离性能基本稳定。此项研究为风电叶片合模工艺优化提供了技术基础。     

环氧结构胶固化工艺对胶接接头性能的影响

以XH-11环氧结构胶为研究对象,采用正交试验法进行多因素试验设计,研究了固化温度、固化时间、晾置时间、表面粗糙度等因素对金属胶接接头拉伸剪切强度和冲击强度的影响,得出了最佳固化条件,并通过数据统计分析得到影响因素为自变量的力学性能回归方程,为胶接接头的强度预测提供参考.     

表面处理对铝合金粘接修理性能的影响

GFRP粘接修复损伤铝板,粘接前对损伤铝合金表面采用不同浓度的硅烷偶联剂KH550、KH560进行处理,以未经偶联剂处理的铝板为对照组,通过拉伸试验与湿热试验研究偶联剂处理对修复效果的影响。试验结果表明:两种偶联剂KH550、KH560处理铝合金效果相当,铝板表面经1%~2%浓度的偶联剂溶液处理不仅有较高的初始强度,而且耐湿热性能也得到提高;湿热处理使不同表面处理的修理试样力学性能发生明显下降,同时,湿热环境对铝板-胶层之间粘接界面的渗透破坏要强于其对胶层-GFRP之间的界面破坏,铝板-胶层界面粘接强度的下降是引起试样性能下降的主要原因。     

CFRP表面的激光处理及其结构与性能研究

采用光纤激光器对碳纤维复合材料(CFRP)表面进行处理,通过研究激光的光斑直径(D_g)和Z轴距离(L_Z)的关系,研究了L_Z对CFRP表面形貌、结构,以及对CFRP与铝合金单搭接接头胶接拉伸剪切强度(τ)的影响。结果表明:L_Z为5～25 mm时,随着L_Z的增加,D_g增大;L_Z为20 mm时,激光处理后的CFRP表面的环氧树脂基本去除,碳纤维几乎没有被破坏,排列仍然规整,环氧树脂去除的效果较好,且其表面烧蚀率最大为7.6 g/s,CFRP与铝合金单搭接接头的τ最大为15.46 MPa。     

结构胶粘接厚度对建筑幕墙抗形变能力影响分析

隐框式建筑幕墙是当前建筑幕墙设计的主要形式,其结构胶粘接厚度对于幕墙安全性尤为关键,因此分析了结构胶粘接厚度对建筑幕墙抗形变能力影响。根据胶粘剂力学性能中的拉伸弹性模量与剪切模量进行结构胶粘接厚度计算,确定建筑幕墙最佳结构胶粘接厚度,并分析建筑幕墙结构胶变形性能,获取了结构胶拉伸变形同剪切变形的相关性。根据结构胶相关拉伸剪切强度测试标准,利用电子万能测试机进行结构胶粘接厚度对结构胶变形能力的影响测试和结构胶变形对建筑幕墙抗变形能力的影响测试。测试结果显示当结构胶粘接厚度达到最优值后,随着粘接厚度逐渐增加结构胶粘剂拉伸与剪切强度整体表现为逐渐降低状态,而粘接厚度下降则易导致胶粘剂粘接强度下降;结构胶受外力加载条件下产生的变形是建筑幕墙结构变形位移量的20%左右。     

PC机控制的异种材料粘接强度测试平台的研制

根据粘接接头的特点和需要,自行设计和制造了异种材料粘接强度测试平台。该平台由三维CAD设计软件进行设计,采用图形化编程语言Labview进行了系统控制软件的编写。经过实验验证,该系统能够准确地测量异种材料粘接接头的拉伸剪切强度,并且能够对采集的拉伸信息进行过程分析以及参数保存,满足了粘接接头拉伸过程测试的需要。同时,比较了不同表面处理方法对粘接强度的影响,验证了通过等离子气体表面处理可以显著提高粘接强度。     

CRH3高速动车组空调通风口胶接结构设计

通过理论分析和计算确定了动车组空调通风口部件与铝合金车体胶接用胶粘剂的强度指标。介绍了胶粘剂的选择及胶接结构的设计原则,考查了搭接长度、搭接宽度、胶层厚度和被粘接材料厚度等对胶接件粘接强度的影响。结果表明:车体与空调通风口部件的胶接接头选择受剪切应力作用的搭接接头较适宜,并且搭接接头的承载能力随搭接长度或宽度增加呈先快速上升后趋于稳定态势;当搭接长度为10 mm、胶层厚度为6 mm、铝合金板厚度为5 mm且常温湿固化型单组分PU(聚氨酯)胶粘剂的剪切强度超过0.23 MPa时,搭接接头的承载能力相对最大。     

钢-玻璃单端面胶接接头剪切受力的几何参数分析

采用单端面拉伸剪切试件进行试验,模拟了钢-玻璃组合I形梁胶接接头的受力特性,观察了结构胶的破坏模式和局部破坏现场,测定了硅酮结构胶剪切力学性能随着胶接长度、厚度和宽度的变化规律。研究结果表明:当胶接长度为30 mm时,易受剥离作用的影响,当胶接长度大于30 mm时,剥离作用可忽略不计;随胶接长度的增加,接头的极限承载力线性增加,承载力提高的梯度约8.75 N/mm,而极限位移变化不大;随着胶接厚度的增加,接头的极限承载力以约41 N/mm的梯度线性降低,而极限位移以约2.6 mm/mm梯度线性增加;随胶接宽度的增加,接头的极限承载力显著提高。     

胶接接头耐久性的综合研究

以AG—80/DDS、环氧—聚砜和环氧—丁腈结构胶为胶粘剂,45~#钢和LY_(12)—CZ铝合金为被粘材料,综合研究了胶接接头的耐久性。研究结果表明,除胶粘剂外,内外应力、温度、介质和被粘物的表面状态均是影响接头耐久性的重要因素。激光双折射法测定胶接接头内应力是较可行的新方法。     

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。     

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.     

太阳能电池胶接结构在真空热循环下粘接性能研究

利用模拟空间热循环温度场设备对太阳能电池中石英玻璃盖片 /硅橡胶粘合剂 /硅晶片胶接结构进行了真空热循环试验 ( 12 3～ 4 0 3K ,10 -5Pa)。测试了热循环前后胶接试样的拉伸剪切性能、质损率和表面残余应力 ,观察了拉伸剪切断口形貌。结果表明 ,胶接试样室温拉伸剪切强度随热循环次数的增加而增强后下降 ,相应的断口破坏类型由混合型破坏转变为内聚破坏 ,最后为界面破坏 ,且胶接结构表面残余应力的变化为 :拉应力→零应力→压应力