脉冲激光清洗碳纤维增强树脂基复合材料表面研究

胶接预处理是航空航天树脂基复合材料胶接中的重要工序,经过预处理的胶接表面性能将直接影响胶接界面的结合强度。研究基于频率为50k Hz的红外脉冲激光处理碳纤维增强树脂基复合材料,通过分析不同参数组合激光清洗微观形貌图,来探究激光功率和扫描速度分别对碳纤维增强复合材料表面形貌的影响。结果表明,当激光输出功率为25.9W,扫描速度为9000mm/s时,表层树脂和污染物被完全清除且碳纤维未被烧损。     

激光表面处理技术在复合材料胶接维修中的应用研究

随着复合材料在飞机结构上使用量的增加,如何有效地修复复合材料在使用过程中出现的表面划伤、分层、穿孔等损伤已经成为研究的重点。胶接维修是应用最为广泛的复合材料修复技术,而其中涉及的复合材料表面处理是保证其性能的重要前提。传统复合材料表面处理技术存在维修可控性低、重复性差、纤维容易损伤等缺点,而激光表面处理技术以其绿色、环保、可控性高等优势克服了传统清除工艺中的种种弊端。本文综述了近年来激光表面处理方法、激光表面处理机理以及激光技术在复合材料胶接维修方面的应用,并对其未来的应用进行了展望。     

复合材料胶接技术的研究进展

回顾了高聚物基体复合材料胶接技术的研究进展情况。总结了用于提高复合材料胶接强度的工艺、胶黏剂材料以及影响胶接耐久性的因素。胶接材料包括热固性和热塑性复合材料以及复合材料和金属之间的胶接。复合材料胶接的性能因复合材料的种类、胶黏剂的种类、表面处理技术的不同而有较大差异。为了获得兼顾高强度和耐久性的复合材料胶接制件,应在胶黏剂和复合材料体系选择、复合材料表面处理技术、胶接体系的试验评估和胶接设计方面开展大量的工作。     

碳纤维复合材料的胶接工艺与性能

研究了不同的胶接工艺对于复合材料胶接性能的影响.对于已经固化的复合材料,对比了使用SY-D15表面处理剂前后胶接性能的变化.结果表明:SY-D15表面处理剂不仅能够显著提高胶接试样的剪切强度,而且对于提高复合材料胶接体系的剥离性能也有明显的作用.复合材料的树脂基体对胶接性能具有显著的影响,增韧的环氧基复合材料和环氧胶黏剂之间的粘接效果最好.碳纤维预浸料和胶黏剂之间的共固化取得了极好的胶接性能.     

硬质合金表面金刚石薄膜的结合强度与破坏方式

研究了不同表面预处理条件下,硬质合金表面沉积金刚石薄膜及薄膜的附着强度和破坏方式。结果表明,准分子激光预处理可大幅度提高金刚石薄膜的附着强度,其原因是由于准分子激光辐照处理后硬质合金表面粗糙化所产生的“锚链效应”。     

先进表面活化剂改性胶接界面的技术研究

主要介绍了胶接技术的原理和如何采用表面活化剂(改性硅烷类偶联剂)对胶接界面进行活化,并对金属与复合材料胶接和金属与金属胶接性能受表面活化剂的影响进行了试验和分析,结果表明胶接界面采用表面活化剂后对胶接强度有很大的提高,已在某型号飞机典型零件上进行了验证.     

表面处理工艺对TB8钛合金与复合材料胶接性能的影响

为了研究不同表面处理工艺对TB8钛合金与复合材料胶接性能的影响,采用激光毛化、Na OH阳极氧化两种表面处理工艺在不同参数下对TB8钛合金进行表面处理,并分析其表面形貌;然后将表面处理后的TB8钛合金试样与复合材料胶接,采用90°剥离试验进行剥离强度对比研究。结果表明:激光毛化和Na OH阳极氧化均可提高TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度;经过60A-1ms-3Hz-270mm/min激光毛化后TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度最高达到4.20N/cm;经过10V-20min Na OH阳极氧化后TB8钛合金与复合材料的胶接剥离强度最高达到5.99 N/cm。     

Al/SiC复合材料的准分子激光表面改性

利用KrF准分子激光对SiC晶须增强铝基复合材料进行表面改性。借助于显微镜及X射线衍射技术,对激光处理前后试件表层的显微组织及化学结构进行了分析。结果表明,准分子激光处理后,试件表面形成了一个几微米厚的铝层。该薄层中基本上不含金属间化合物,SiC增强相的数量也显着减少。腐蚀测试结果表明,准分子激光表面处理后,材料的抗腐蚀性能得到了显着提高。     

复合材料桁架胶接装配技术

叙述了某型号卫星碳纤维复合材料桁架胶接装配过程的配套条件、工艺方法和质量控制等内容.研究表明,杆件和接头的配合间隙介于0.1～0.3 mm时胶接强度较高;桁架的精度完全依靠高精度胶接工装保证,且最终精度能控制在0.2mm之内;合适的工艺方法和质量控制方法,能够满足碳纤维桁架结构的高精度和胶接质量要求,并且这些方法具有通用性.     

用于复合材料胶接的先进胶黏剂体系的研究与应用

本文所讨论的复合材料胶接体系包括胶膜、发泡胶、底胶、糊状胶黏剂以及修补用胶黏剂.先进的胶膜、发泡胶、底胶可以采用177℃(350下)或121℃(250 ℉F)两种固化工艺,用于复合材料的二次胶接和共固化胶接.较长的外置时间也是胶接体系先进性的另一个方面.用于复合材料修补的胶黏剂的主要先进特性为其固化温度低于复合材料制件...     

冷等离子体处理对碳纤维缝编织物/环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体对碳纤维缝编织物进行表面处理 ,并采用XRD对处理前后的碳纤维表面结构进行了分析 ,研究了冷等离子体处理对浸润性以及碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明 ,冷等离子体处理提高了碳纤维表面活性、浸润性 ,从而改善了碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的界面粘结性能 ,进而改善了复合材料的界面性能。     

碳-铝复合材料低应力破坏原因探讨

本文主要就碳-铝复合材料的纵向抗拉强度低于混合律估算值,纤维的增强作用不能充分发挥,发生低应力破坏的原因进行探讨。研究了M40/LD_2,T300/LD_2,上碳/LD_2等碳-铝复合材料经液氮深冷—150℃冷热循环处理和不同温度加热真空处理,产生不同程度的界面反应和界面状态所引起抗拉强度的变化。分析探讨碳-铝复合材料发生低应力破坏的原因。 试验结果表明碳-铝复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应,造成碳纤维损伤,生成界面反应层,使纤维与铝基体的界面结合增强。过强的界面结合使裂纹易于向碳纤维内部扩展,造成脆断。界面结合强弱对碳-铝复合材料的破坏过程和抗拉强度有重要影响,控制碳纤维与铝基体的界面结合是获得高性能碳-铝复合材料的关键。通过适当的处理改善界面结合状态可使M40/LD_2复合材料抗拉强度提高25～40％。     

冷等离子体接枝处理对碳纤维织物／环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体接枝法对碳纤维织物进行表面处理,在纤维表面产生活性官能团,研究了冷等离子体接枝处理对碳纤维织物/环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明,冷等离子体接枝处理提高了碳纤维表面活性,从而改善了碳纤维织物/环氧复合材料的界面粘结性能,进而改善了复合材料的界面性能。     

影响碳化硅基复合材料机械性能的工艺因素

介绍了纤维及预制体成型、高温处理、界面技术、基体致密化及后处理等工艺因素对碳化硅基复合材料机械性能的影响。基体密化工艺是影响复膈材料性能最为主要的因素,化学气相渗透工艺制备的碳化硅基复合材料的强度和韧性明显高于其它工艺制备的复合材料,预制体高温处理可提高纤维在基体复合材料及使用过程中的高温稳定性,减少纤维／基体界面的热应力,但高温处理会引起纤维强度大幅度下降,在高温处理前先进行中间相涂层处理,不仅     

碳纤维增强可溶性聚芳醚树脂基复合材料的表面与界面

首次对碳纤维增强含二氮杂萘酮联苯型聚芳醚砜酮(PPESK)基高性能热塑性树脂基复合材料的界面进行了研究。采用空气冷等离子体处理方法对碳纤维表面进行处理。用XPS测试分析了不同等离子体处理时间对CF-原丝表面元素组成的影响及其变化规律。用FT-IR测试分析了经等离子体处理前后碳纤维表面的官能团的变化。采用动态接触角测试分析了不同处理时间下,碳纤维浸润性的变化规律,进一步分析了复合材料界面的粘结机理。采用AFM测试分析等离子体处理时间对碳纤维表面粗糙度的影响。利用ILSS测试方法表征了碳纤维/PPESK复合材料的层间剪切强度,确定了最佳的等离子体处理条件。利用SEM观察了碳纤维/PPESK树脂基复合材料的层间剪切破坏形貌。结果表明:对碳纤维的最佳的等离子体处理条件为:处理功率200W,处理时间15m in。在这一条件下处理碳纤维,复合材料的ILSS值最达可提高13.5%。经过适当的等离子体处理后,碳纤维表面的极性基团的含量、浸润性能和粗糙度均得到改善,增强纤维与树脂基体间界面的粘结性能得到提高,从而提高了复合材料的力学性能。     

激光超声技术在航空碳纤维复合材料无损检测中的应用

随着碳纤维复合材料在航空航天领域越来越广泛的应用,激光超声技术在对其进行无损检测方面的优势逐渐凸显。分析了发展复合材料激光超声无损检测技术的必要性,介绍了碳纤维复合材料激光超声无损检测技术的发展概况,分析了其主要关键技术,包括超声波激光激励技术、超声波激光接收技术和干涉技术等,评述了现有技术存在的问题及未来的发展方向,对激光超声技术未来的应用和发展有一定的参考和借鉴作用。     

γ-TiAl金属间化合物合金激光表面合金化组织与摩擦学性能

分别利用预涂活性碳粉和 Ti C粉 2种方法对γ-Ti Al基合金 Ti-4 8Al-2 Cr-2 Nb进行激光表面合金化,制得了无裂纹、表面光滑、内部组织致密、厚度可达 1.6mm以上的、以硬质 Ti C树枝晶为增强相的快速凝固“原位”金属基耐磨复合材料表面改性层,分别采用 OM,SEM,EDS,XRD等方法分析了激光合金化耐磨表面改性层的显微组织,分别在销 -环滑动磨损、Si C纤维刷式高速滑动磨损及微动磨损条件下评价了激光表面改性层的摩擦学性能。结果表明 :采用上述 2种方法所获激光表面合金层组织均匀、与基体间结合为完全冶金结合,合金层硬度及在 3种磨损条件下的耐磨性均大幅度提高。激光表面合金化是提高γ-Ti Al合金摩擦性能的一种很有前途的表面改性方法     

Laser joining of CFRTP to titanium alloy via laser surface texturing

Grid pattern was textured on Ti-6Al-4V alloy (TC4) substrate surface by nanosecond laser system. Laser joining of carbon fiber reinforced thermoplastic composite (CFRTP) to TC4 joints were performed, and the effect of texture grid depth was investigated. The contact angle of molten CFRTP on textured TC4 surface was measured and the tensile-shear force was tested. The fracture surface and interface morphology were observed. The results indicated that the wettability of molten CFRTP on TC4 surface improved remarkably after laser textured TC4. Shear force of CFRTP/TC4 joints was increased by 156% after laser textured TC4 surface. When the depth of grid was deeper than 100 μm, contact angle increased and incomplete filling of molten CFRTP in grid occurred, the shear force thus decreased gradually. Resin-carbon fibers mixture was adhered on the fracture surface of TC4, and the variation tendency of adhesion ratio was consistent with that of shear force. TC4 matrix was exfoliated from substrate and adhered at the fracture surface of CFRTP, indicating stronger mechanical interlocking occurred at the joining interface after laser textured TC4 surface. Beside mechanical interlocking, compound layer consisted of CTi_0.42V_1.58 carburization phase was also confirmed at interface, suggesting that chemical bonding also occurred at the joining interface.     

碳/碳销钉研究

碳纤维由混编,软编制成预制体,后经致密化制成C／C销钉复合材料,讨论了编织方法,复合工艺,界面,加工性等影响C／C销钉的因素,高压碳化沥青碳基体与碳纤维界面结合强;纤维体积分数对碳销钉的强度起决定性作用,软编C／C销钉可机加性好,带轴纱4向软编C／C销钉的纤维含量高,剪切强度高达63．7MPa。