鋁合金表面處理及其對(duì)玻璃纖維-鋁合金疊層板性能影響.pdf

1、玻璃纖維-鋁合金疊層板其制造成本較低,且密度低于鋁合金,同時(shí)復(fù)合結(jié)構(gòu)的利用極大提高材料的斷裂、沖擊、阻尼及腐蝕性能,目前已廣泛應(yīng)用于航空航天、3C產(chǎn)品及汽車產(chǎn)業(yè)。其生產(chǎn)工藝為鋁合金薄板和玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預(yù)浸料相間鋪疊固化而成的層壓板,因此玻璃纖維-鋁合金疊層板的性能與纖維-樹脂體系、鋁合金材料、層板厚度、纖維取向、表面預(yù)處理等多種因素有關(guān)。
　　本論文從鋁合金的表面預(yù)處理入手,以開發(fā)高性能的玻璃纖維-鋁合金疊層板、擴(kuò)大其應(yīng)用范圍

2、為研究背景。在已有研究成果的基礎(chǔ)上,達(dá)到提高鋁合金/玻璃纖維樹脂的界面強(qiáng)度和疊層板的力學(xué)性能為目的,作者分別采用未處理、機(jī)械處理、化學(xué)處理和陽極氧化處理等方法對(duì)鋁合金薄板進(jìn)行預(yù)處理。
　　首先研究了不同的表面預(yù)處理對(duì)鋁合金表面微觀形貌和微觀輪廓的影響,揭示了鋁合金在不同表面預(yù)處理時(shí)的微觀變化機(jī)理;其次系統(tǒng)的研究了不同表面預(yù)處理的鋁合金與環(huán)氧樹脂的動(dòng)態(tài)接觸角,并從潤濕性論證不同的表面處理方式對(duì)鋁合金-樹脂潤濕性的改善效果。然后創(chuàng)新性

3、的使用真空灌注成型工藝制備玻璃纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料,全面研究了經(jīng)不同表面預(yù)處理的疊層板其靜態(tài)力學(xué)性能。最后探討了表面預(yù)處理對(duì)疊層板中鋁合金/樹脂/玻璃纖維界面的改善作用。研究結(jié)果表明:
　　1)鋁合金表面未處理、機(jī)械處理、化學(xué)處理和陽極氧化處理四種狀態(tài)相比較,表面孔洞密度依次增多,孔徑依次增大。
　　2)經(jīng)未處理、機(jī)械處理、化學(xué)處理和陽極氧化處理四種預(yù)處理方法得到的鋁合金/環(huán)氧樹脂前進(jìn)動(dòng)態(tài)接觸角依次減小,分別為5

4、6.8°、51.8°、46.5°和40.0°,玻璃纖維/環(huán)氧樹脂的前進(jìn)接觸角為55.1°。鋁合金/環(huán)氧樹脂和玻璃纖維/環(huán)氧樹脂的后退接觸角均為0°。前進(jìn)動(dòng)態(tài)接觸角的大小主要與鋁合金表面狀態(tài)、測(cè)試速度、浸入深度等因素有關(guān),當(dāng)測(cè)試速度和浸入深度相同時(shí),鋁合金/環(huán)氧樹脂前進(jìn)動(dòng)態(tài)接觸角隨著鋁合金表面微觀粗糙程度和表面活性的增大而減小。
　　3)使用真空灌注成型工藝制備不同表面預(yù)處理的玻璃纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料。靜態(tài)力學(xué)性能結(jié)果表

5、明:①經(jīng)未處理、化學(xué)處理、機(jī)械處理和陽極氧化處理制備的疊層板0°和90°的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度依次提高,0°方向拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為272.24、359.70、408.17、436.39MPa和295.59、320.35、384、410.68MPa,90°方向的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為210.53、304.14、384.69、390.62MPa和291.42、308.45、333.15、380.70MPa。說明疊層板的拉伸和彎曲性能隨

6、著鋁合金表面微觀粗糙程度和表面活性的改善而提高。不同表面預(yù)處理的疊層板在壓縮方向相同時(shí),壓縮強(qiáng)度相差不大。經(jīng)未處理、化學(xué)處理、機(jī)械處理和陽極氧化處理制備的疊層板0°和45°方向的壓縮強(qiáng)度分別為98.24、102.46、107.08、114.22MPa和51.48、53.86、61.00、75.26MPa,這是由于45°方向纖維鋪設(shè)密度低于0°方向,壓縮過程中只能承受較小的載荷。②不同表面預(yù)處理的疊層板彈性模量和斷裂延伸率都相近并低于鋁合