纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料及其成型基礎(chǔ)研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和鋁合金均為應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)材料，其中纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在比強(qiáng)度、比模量、設(shè)計(jì)性、腐蝕、耐久、經(jīng)濟(jì)等方面優(yōu)勢明顯，鋁合金則在力學(xué)性能、導(dǎo)熱、腐蝕、耐磨、質(zhì)感等方面優(yōu)勢明顯?；诂F(xiàn)代材料復(fù)合的成型理論與方法，將纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料和鋁合金疊層復(fù)合，可望獲得兼具纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、鋁合金各自優(yōu)點(diǎn)，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性能優(yōu)異的增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料-鋁合金疊層復(fù)合材料及其制件?？砂l(fā)展金屬-非金屬復(fù)合新材料、新方法，可在3

2、C、交通運(yùn)輸工具、建筑、國防等領(lǐng)域獲得重要的、廣泛的應(yīng)用。
　　本論文主要工作及成果如下：
　?、傺芯苛虽X合金、玻璃纖維與760E環(huán)氧樹脂的動(dòng)態(tài)接觸角，結(jié)果表明：
　　鋁合金、玻璃纖維與760E環(huán)氧樹脂動(dòng)態(tài)接觸角受三相接觸線移動(dòng)速率的影響，測得的鋁合金與樹脂的動(dòng)態(tài)接觸角為36.35°（速度0.05mm/s）、玻璃纖維與樹脂的動(dòng)態(tài)接觸角為51.08°（速度0.01mm/s）。鋁合金-樹脂、纖維-樹脂材料制備中應(yīng)選擇較好潤

3、濕效果相對(duì)應(yīng)的三相接觸線移動(dòng)速率。
　?、诟鶕?jù)纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料預(yù)期應(yīng)用需求，研究設(shè)計(jì)了纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)并篩選了疊層材料，重點(diǎn)研究了5xxx鋁合金薄板與正交玻璃纖維布增強(qiáng)760E環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的疊層復(fù)合，獲得了效果良好的復(fù)合試樣。
　　③研究了鋁合金、玻璃纖維的表面處理方法以及纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合工藝，結(jié)果表明：
　　鋁合金采用表面機(jī)械粗化、化學(xué)氧化及機(jī)械-化學(xué)聯(lián)合處理等表面處

4、理方法均適于纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合，其中機(jī)械-化學(xué)聯(lián)合處理方法有效增大了鋁合金的比表面積，纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合效果好；真空罐注成型工藝制備的預(yù)浸料厚度均勻、致密性好；熱壓固化成型工藝可使鋁合金和預(yù)浸料良好復(fù)合；偶聯(lián)劑在預(yù)浸料制備及熱壓復(fù)合工藝中均有十分重要的作用。
　?、軠y試分析了纖維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料的拉伸、彎曲、壓縮等靜態(tài)力學(xué)性能。結(jié)果表明：
　　疊層復(fù)合材料拉伸性能與底膠用量、拉伸載荷方向及預(yù)浸

5、料厚度等因素有關(guān)：底膠用量增加，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量會(huì)降低；0°方向拉伸性能明顯高于45°方向；0°方向拉伸強(qiáng)度比鋁合金提高28％，拉伸模量比預(yù)浸料提高32.7%。疊層復(fù)合材料的密度為2.1g/cm2，為鋁合金的75%，比強(qiáng)度比鋁合金高80.1%；疊層板鋁合金一側(cè)的撓度大于復(fù)合材料一側(cè)的撓度，彎曲模量相差很??；但是0°方向彎曲性能要遠(yuǎn)高于45°方向。0°方向疊層復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為341.83MPa，比鋁合金高81.4%，比預(yù)浸料提高16

6、.2%。0°和45°疊層板的壓縮模量相差不大，壓縮強(qiáng)度差異比較明顯：0°方向疊層板的壓縮性能比較好；0°層板試樣的測試穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于45°疊層板試樣。壓縮失效模式屬于縱向劈裂與屈曲破壞的混合失效。
　?、菅芯苛死w維增強(qiáng)樹脂-鋁合金疊層復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度和界面剝離強(qiáng)度及其影響因素，結(jié)果說明：
　　在±45°拉伸剪切試驗(yàn)中，鋁合金表面底膠含量對(duì)于剪切模量影響較小，對(duì)于剪切強(qiáng)度和剪切應(yīng)變影響較大；不同加載速率對(duì)于破壞強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度