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合材料熱壓固化而成的層間混雜復合材料,具有優(yōu)良的疲勞性能,耐腐蝕、阻燃、耐沖擊等優(yōu)點。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,但熱塑性樹脂表面能較低,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)作為熱塑性樹脂,存在表面能低、不利

2、于粘結(jié)的缺點,因此需要針對TA2/PEEK弱界面層進行界面優(yōu)化。而鈦的表面處理工藝對TA2/PEEK結(jié)合強度的影響直接制約著鈦板與預浸料的結(jié)合強度,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、恒壓陽極氧化對鈦合金表面進行處理,研究不同工藝參數(shù)對鈦合金表面形貌,晶型及粗糙度的影響,旨在提高Ti/PEEK的界面粘結(jié)強度。最后通過單搭接頭拉伸剪切強度和I型層

3、間斷裂韌性的測定分別從力和能量的角度對Ti/PEEK界面的粘結(jié)強度進行評價。
　　結(jié)果表明:①通過比較XRD實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn),噴砂與NaTESi陽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通過掃描電鏡進行觀察,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。當陽極氧化時間為10min,電壓在10V時其表面納米顆粒分布最為均勻,最有利于樹脂的浸潤。③通過掃描電鏡進行觀察,使用

4、60目的砂粒,在0.2MPa壓力下距離鈦板100mm~150mm進行噴砂處理后,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之間的機械結(jié)合。④經(jīng)過陽極氧化工藝10V、10min、35oC處理的表面,其表面粗糙度為1.34μm,剪切強度可以達到19MPa。經(jīng)過優(yōu)化后的噴砂工藝處理的鈦表面,其表面粗糙度為1.58μm,剪切強度可以達到18MPa左右。⑤噴砂處理與陽極氧化處理相結(jié)合的表面處理工藝抗分層