優(yōu)化Ti-PEEK粘結(jié)性能的鈦板表面處理工藝研究.pdf

1、纖維金屬層板(Fiber Reinforced Metal laminates)是一種由金屬薄板和纖維復(fù)合材料熱壓固化而成的層間混雜復(fù)合材料,具有優(yōu)良的疲勞性能,耐腐蝕、阻燃、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)。相比于熱固性 FMLs,熱塑性的 FMLs具有成型周期短、可回收利用、具有較好韌性等優(yōu)點(diǎn),但熱塑性樹(shù)脂表面能較低,不利于粘結(jié)。TA2/Cf/PEEK層板作為一種新型熱塑性纖維金屬層板,特種工程塑料聚醚醚酮(PEEK)作為熱塑性樹(shù)脂,存在表面能低、不利

2、于粘結(jié)的缺點(diǎn),因此需要針對(duì)TA2/PEEK弱界面層進(jìn)行界面優(yōu)化。而鈦的表面處理工藝對(duì)TA2/PEEK結(jié)合強(qiáng)度的影響直接制約著鈦板與預(yù)浸料的結(jié)合強(qiáng)度,所以改善TA2/PEEK的界面結(jié)合狀態(tài)是完善TA2/Cf/PEEK超混雜層板制備工藝的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
　　本文分別采用噴砂、恒壓陽(yáng)極氧化對(duì)鈦合金表面進(jìn)行處理,研究不同工藝參數(shù)對(duì)鈦合金表面形貌,晶型及粗糙度的影響,旨在提高Ti/PEEK的界面粘結(jié)強(qiáng)度。最后通過(guò)單搭接頭拉伸剪切強(qiáng)度和I型層

3、間斷裂韌性的測(cè)定分別從力和能量的角度對(duì)Ti/PEEK界面的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　結(jié)果表明:①通過(guò)比較XRD實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),噴砂與NaTESi陽(yáng)極氧化法處理后的試樣,其表面氧化膜結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變;②通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀察,在10V~20V電壓下處理的鈦表面較為粗糙。其表面形貌為納米顆粒,粒徑尺寸為100nm~200nm。當(dāng)陽(yáng)極氧化時(shí)間為10min,電壓在10V時(shí)其表面納米顆粒分布最為均勻,最有利于樹(shù)脂的浸潤(rùn)。③通過(guò)掃描電鏡進(jìn)行觀察,使用

4、60目的砂粒,在0.2MPa壓力下距離鈦板100mm~150mm進(jìn)行噴砂處理后,鈦板表面起伏較大,而且能夠得到具有一定清潔度的粗糙表面,這有利于提高鈦板表面與PEEK之間的機(jī)械結(jié)合。④經(jīng)過(guò)陽(yáng)極氧化工藝10V、10min、35oC處理的表面,其表面粗糙度為1.34μm,剪切強(qiáng)度可以達(dá)到19MPa。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后的噴砂工藝處理的鈦表面,其表面粗糙度為1.58μm,剪切強(qiáng)度可以達(dá)到18MPa左右。⑤噴砂處理與陽(yáng)極氧化處理相結(jié)合的表面處理工藝抗分層