碳纖維復(fù)合材料界面超聲表面改性技術(shù)的研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進的復(fù)合材料之一,它在航天器結(jié)構(gòu)上已得到廣泛的應(yīng)用,但界面中存在較多的缺陷,直接影響了復(fù)合材料的力學(xué)性能,尤其層間剪切強度較弱,限制了碳纖維高性能的發(fā)揮。功率超聲的機械效應(yīng)和空化效應(yīng)能顯著提高復(fù)合材料的相關(guān)性能。本文通過功率超聲作用來改善碳纖維復(fù)合材料的界面性能,提高其層間剪切強度。通過對復(fù)合材料界面形成原理和超聲作用影響因素的分析,本文總結(jié)了復(fù)合材料界面超聲表面處理的主要作用：超聲除氣除渣、超聲

2、氣蝕、超聲分散、提高結(jié)合界面表面能,為振動系統(tǒng)及實驗參數(shù)的確定提供了參考依據(jù)。本文研制了一套超聲振動系統(tǒng),振速比為25。在階梯變幅桿粗端與細(xì)端連接處進行最佳圓弧過渡處理,防止變幅桿振裂；在工作端添加擋板防止脫絲現(xiàn)象。通過分析與計算得出振動系統(tǒng)諧振頻率變化對節(jié)面位置影響的一般規(guī)律,確定固定節(jié)面的厚度和位置。振動系統(tǒng)的設(shè)計頻率為21KHz,實際測量頻率為20.76 KHz,誤差為1.1%,達到設(shè)計要求。通過超聲振幅、纖維纏繞速度、環(huán)境溫度對