【摘要】：在航空航天領(lǐng)域,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的制造廣泛采用了共膠接工藝技術(shù),膠接面的處理將直接影響共膠接復(fù)合材料零件的性能。自2008年以來(lái),波音和空客開始采用可剝布來(lái)替代傳統(tǒng)的打磨工藝進(jìn)行復(fù)合材料表面處理,然而,他們對(duì)可剝布的使用非常謹(jǐn)慎,每種復(fù)合材料都規(guī)定了對(duì)應(yīng)的可剝布。我國(guó)大型民用客機(jī)研制過(guò)程中,也發(fā)現(xiàn)同一種可剝布處理不同的復(fù)合材料時(shí),其力學(xué)性能差異十分顯著,而目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于采用可剝布處理復(fù)合材料表面缺乏系統(tǒng)研究,對(duì)其膠接質(zhì)量影響的因素還尚未明確,因此,本論文針對(duì)大型客機(jī)所采用的典型復(fù)合材料進(jìn)行表面處理,研究可剝布對(duì)復(fù)合材料共膠接質(zhì)量的影響規(guī)律,為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件的共膠接成型工藝提供理論依據(jù)。本文首先采用熱壓罐成型工藝制備了970/T300織物預(yù)浸料和3900/T800單向預(yù)浸料的復(fù)合材料板材,并選用了四種不同類型的可剝布,其中兩種進(jìn)口:P60001(干)、EA9895(濕)和兩種國(guó)產(chǎn)R60(干)和R60S(干,帶涂層),以及傳統(tǒng)的打磨方式對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行表面處理,對(duì)處理后的復(fù)合材料表面進(jìn)行接觸角、SEM、FTIR以及XPS表征,觀察不同表面的潤(rùn)濕性、微觀形態(tài)以及表面的化學(xué)形態(tài)。最后根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)制備單搭接剪切和剝離強(qiáng)度的膠接試驗(yàn)件,通過(guò)力學(xué)性能結(jié)果比較確定不同可剝布處理表面得到的膠接質(zhì)量的差異。研究結(jié)果表明:采用R60和R60S處理的970/T300織物與3900/T800單向復(fù)合材料的表面,在SEM圖像中沒有觀察到明顯的可剝布織物,但是在XPS檢測(cè)中發(fā)現(xiàn),R60處理的復(fù)合材料表面含有酰胺鍵,R60S處理的表面除了含有酰胺鍵還含有硅元素,說(shuō)明這兩種可剝布處理的復(fù)合材料表面均存在可剝布織物的殘留,導(dǎo)致兩者的膠接破壞模式均表現(xiàn)為粘附破壞,膠接質(zhì)量較差。采用P60001可剝布處理的970/T300織物復(fù)合材料表面,通過(guò)SEM發(fā)現(xiàn)有可剝布織物絲束的殘留,同時(shí)可剝布表面織物發(fā)生撕裂斷裂的現(xiàn)象,而3900/T800單向復(fù)合材料表面沒有觀察到類似的現(xiàn)象,前者的膠接破壞模式表現(xiàn)為混合破壞,后者表現(xiàn)為內(nèi)聚破壞,說(shuō)明P60001聚酯可剝布織物揭除時(shí)若發(fā)生斷裂,殘留在復(fù)合材料表面的織物會(huì)影響膠接質(zhì)量。EA9895可剝布處理的970/T300織物預(yù)浸料與3900/T800單向預(yù)浸料的復(fù)合材料表面,在SEM和XPS檢測(cè)中均未發(fā)現(xiàn)殘留物,兩者的破壞模式均為內(nèi)聚破壞,具有較好的膠接質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG497
【圖文】：

圖 1-1 膠接平面形搭接的常見形式[20]頭的破壞模式頭的破壞模式有很多種，可以按照破壞機(jī)理和破壞位置進(jìn)行分類同可以分為粘附破壞和內(nèi)聚破壞。粘附破壞是指膠粘劑和被粘物與膠黏劑臨界層發(fā)生的破壞現(xiàn)象，這種破壞現(xiàn)象肉眼可見；而內(nèi)黏劑的內(nèi)部是膠粘劑抵抗劈裂或者斷裂的能力，狹義上這種能力的結(jié)合力的性質(zhì)決定的；廣義上也包括被膠接件承載能力超過(guò)了使膠黏劑發(fā)生各種形式的破壞。面內(nèi)拉伸載荷下[20]，按照破壞的位置來(lái)分類，膠接破壞模式又可如圖 1-2：接件破壞，當(dāng)膠接結(jié)構(gòu)處的受力大于被膠接的制件的破壞強(qiáng)度時(shí)很大的承載作用，膠接件發(fā)生破壞，使得破壞主要出現(xiàn)在被膠接，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)所滿意的破壞模式。破壞，即內(nèi)聚破壞，當(dāng)載荷大于膠黏劑強(qiáng)度，即使是很大程度發(fā)，被膠接制件過(guò)強(qiáng)，被膠接制件的強(qiáng)度大于膠層的強(qiáng)度，膠接件

圖 1-2 膠接破壞模式（a）被膠接件拉伸破壞；（b）被膠接件剝離破壞；（c）膠層內(nèi)聚破壞；（d）膠層剝離破壞；（e）粘附破壞（剪切）；（f）粘附破壞（剝離）材料表面處理材料連接前，為了提高碳纖維的表面活性和表面粗糙度，通常會(huì)性，以改善碳纖維與樹脂基體之間的界面粘結(jié)性能，提高復(fù)合材19-20]。碳纖維的表面處理方式是通過(guò)在材料表面引入反應(yīng)性的官能反應(yīng)形成交聯(lián)化學(xué)鍵[21-22]以達(dá)到消除碳纖維的表面雜質(zhì)、增大高碳纖維的潤(rùn)濕性能，使得樹脂基體能更好浸潤(rùn)的目的。航天領(lǐng)域中，對(duì)于復(fù)合材料的表面處理采用較多的為傳統(tǒng)的打使用的可剝布表面處理方法，傳統(tǒng)的打磨處理方式是一個(gè)勞動(dòng)，人工的機(jī)械打磨帶來(lái)的打磨質(zhì)量不可控制，兩種表面狀態(tài)最一種是打磨不夠，表面粘接性能較低；另外一種是打磨過(guò)度，

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7 謝e

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