碳纤热塑复合材料激光连接技术研究进展

碳纤热塑复合材料在航空航天、无人机制造、新能源汽车等领域应用前景广阔,高质量的连接是其产业化应用的关键技术之一。介绍了几种碳纤热塑复合材料激光焊接/连接方法的研究现状,分析了当前研究存在的问题,以及未来研究的发展趋势。

三维机织热塑复合材料的制作与性能

设计了一种以包芯编带纱为中间体制作三维机织热塑复合材料的方法。对复合材料的空隙率、拉伸、弯曲性能进行了实验和分析。研究表明,包芯编带纱既能满足热塑树脂的均匀渗透,又具有良好的三维织造性能;三维机织热塑复合材料的刚度较低,预拉伸工艺可以显著提高复合材料的拉伸刚度和弯曲刚度。

用于热塑复合材料的混合纱织造性能

研究了由玻璃纤维和丙纶纤维组成的包芯编带纱、摩擦纺纱、空心锭子包缠纱以及玻璃纤维纱的织造性能。在设计的实验条件下,经过100次摩擦后,包芯编带纱表面只出现少许毛羽,纱线强力基本没有变化;摩擦纺纱的包覆纤维被完全剥离,纱线强力下降60%;空心锭子包缠纱在摩擦70次左右发生断裂;玻璃纤维纱产生大量的断丝,强力下降52%。三维织造实验表明,包芯编带纱具有优良的可织造性能,而上述其它的纱线难以进行织造加工,特别是难以织造高密织物和三维织物。

玻璃纤维/聚丙烯纤维增强热塑复合材料的制备及其性能

为获得高质量比和高取向度的长纤维增强热塑性复合材料,通过牵切工艺将玻璃纤维和聚丙烯纤维混合成为须条,将须条正交铺层后用热压方法制备玻璃纤维/聚丙烯长纤维热塑性复合材料,然后对复合材料的形貌、力学性能和动态力学性能进行测试和分析。结果表明:复合材料中玻璃纤维的平均长度为22.9 mm,质量分数为45.73%,纤维伸直度高,取向度高,分散性好;基体材料能够充分浸润玻璃纤维,复合材料具有较小的孔隙率,其值为1.58%,且该复合材料比挤出模压得到的复合材料具有更好的力学性能;复合材料的玻璃化转变温度为73.4℃,在温度为150℃时,能够保持较高的储能模量和较小的损耗因子,具有良好的热力学性能。

微编纱单向热塑复合材料复合固化过程的研究

针对由微编纱制成的单向热塑复合材料的复合固化过程进行了研究,建立了试样厚度与复合材料空隙率的关系模型;通过在线测量试样厚度的变化,得出了树脂渗透速度、复合材料的空隙率与工艺条件(温度、压力、时间)及纱线几何结构的关系.

混纤纱热塑复合材料研究进展

以增强纤维和热塑纤维组成的混纤纱作为制作热塑复合材料的预浸料,提供了一种低成本加工连续纤维增强的热塑复合材料的方法．综述混纤纱热塑复合材料复合过程的理论模型和实验研究的进展,对树脂沿纤维束垂直方向一维流动的理论模型作了归纳和分析,介绍了关于纤维束结构参数以及复合工艺参数对复合材料性能影响的实验研究成果,并指出在这一领域的理论和实验研究方面需要进一步解决的问题．

三维机织热塑复合材料空隙率的测定及研究

对三维机织热塑复合材料的空隙率进行了测定。通过对试制材料空隙率的测试和分析,探讨了影响空隙率大小的因素及其与材料拉伸力学性能之间的关系。结果表明三维机织热塑复合材料织物结构中接结经的取向角、材料中织物的预拉伸工艺及复合材料复合成型时的成型压力都对材料的空隙率有一定的影响,同时,空隙率也影响到了材料的力学性能。

三维机织热塑复合材料复合成型工艺的探讨

模塑成型的复合固化中,采用了三个方案复合出几种试样,并对试样的成型温度,成型压力的确定给予了探讨,同时分析了成型压力与成型厚度之间的关系.结果表明:成型温度的确定决定于成型压力.

制备三维机织热塑复合材料新工艺的探讨

为了解决三维机织热塑复合材料中三维机织预型件的织造和热塑基体浸入预型件这两大难题,开发了制备三维机织热塑复合材料的新工艺,即微编纱的编织——用微编纱织造三维机织预型件——复合固化成型。该工艺的创新点是利用微编纱来织造三维机织预型件,然后复合成型。对微编纱的性能做了基本的介绍,主要探讨了三维机织预型件的织造及复合成型工艺,这为日后三维机织热塑复合材料的生产加工开辟了一条新的途径。

长纤热塑复合材料为汽车减重

由安徽杰事杰新材料股份有限公司研制的长纤维热塑性塑料复合材料项目于2009年9月中旬取得成功，该项目使LFT粒料性能完全达到国际领先水平，结束对国外产品的依赖。该材料的研制成功有助于加快车用新材料国产化及我国汽车轻量化进程。与金属相比，长纤维热塑性塑料（LFT）复合材料能明显降低产品重量，

玻纤增强热塑复合材料浮纤性能的表征

介绍了一种快速准确测量玻璃纤维增强热塑复合材料表面浮纤的方法,基于图像处理技术能够全面、准确、清晰地展现材料的表观组织形貌,分析一定尺寸下“浮纤”严重程度,研究造成“浮纤”的原因,并提出了该方法在玻璃纤维增强热塑复合材料领域中的实践应用。

长纤维热塑复合材料的替代金属应用前景

美国明尼苏达WINONA消息，PlastiComp公司宣布其长纤维热塑性塑料（LFT）技术应用于高温聚合物如PPS，PES，PEI和PEEK碳纤维增强材料中。这些新型复合材料具有进一步在需求高模量的金属应用中的发展潜力。

连续纤维增强热塑复合材料研发及应用

介绍了热塑性树脂连续纤维复合材料(CFRT)的模压工艺和注塑工艺,以及CFRT产品最新应用领域,并对CFRT与GMT的工艺进行了分析比较。产品研发和产业开发结果表明:玻纤质量分数为63%时,其CFRT拉伸强度515 MPa,拉伸模量25.9 GPa,弯曲强度380 MPa,弯曲模量22.7 GPa,比GMT分别提高了24%、19%、21%和17%;成功或正在开发CFRT板材,"三明治"夹层结构石油管道、集装箱体、劳动防护鞋包头等产品和应用市场。最后指出CFRT技术目前存在的问题,今后研发方向以及产业化发展趋势。

纤维增强热塑性复合材料/金属连接界面调控研究进展

综述了纤维增强热塑性复合材料/金属界面连接机制和界面调控的国内外研究动态,涵盖粘附和机械结合两种机制。简要概述了粘附机制的主要结合力类型,探讨了粘附机制下连接界面轻度较差的原因;重点关注了机械方法、化学方法、金属表面增材处理和激光加工4类机械结合界面调控方法,其中化学方法的使用会对环境造成一定危害,且难以精确控制微结构的形貌尺寸。而金属表面增材制备微观结构的方法目前还存在难以实现完全锚固且易变形造成应力集中的问题。利用高能量密度激光对金属表面进行粗化、清洗以及引入化学基团,可以在毫米、微米和纳米等不同尺度下调控微结构形貌,对接头强度的改善效果远高于喷砂、喷丸、砂纸打磨、铣削加工等机械方法。同时,超快脉冲激光与材料相互作用时间极短,热影响小,能加工出跨尺度复合结构,相比于其他金属表面处理方式,超快激光表面处理能更大程度上提高接头强度。

工艺参数对热塑性复合材料热压成型L形构件褶皱缺陷的影响

针对热塑性复合材料构件热压成型工艺产生褶皱缺陷问题,本文基于ABAQUS有限元软件建立了热塑性复合材料L形构件热压成型数值仿真分析方法,通过层合板力学性能和热物性能测试确定仿真分析所需材料参数,并通过试验验证了建立的仿真分析方法能够用于褶皱缺陷研究,在此基础上探究了层合板预热温度、模具初始温度和支撑弹簧刚度3个工艺参数对L形构件热压成型后褶皱缺陷的影响规律。结果表明:(1)层合板预热温度越高,模具初始温度越低,L形构件出现褶皱缺陷的区域越大,层合板预热温度为380℃时,模具初始温度为180℃时,褶皱缺陷的区域最小;(2)弹簧刚度过大或者过小,褶皱缺陷的区域都会增大,弹簧刚度为1.2 N/mm时,褶皱缺陷的范围最小。

新型热塑性复合材料拉伸性能检测方法研究

随着科技的不断发展,新型热塑性复合材料在各个领域的应用越来越广泛。为确保多类型材料的质量和性能,研究人员一直在寻找新的检测方法。目前,较为常用的检测方法主要有非破坏性检测、化学分析、表面观察检测方法、机械性能测试等,但在实践过程中发现存在加强片脱落等问题。因此文章对新型塑性复合材料拉伸性能的检测方法进行综述,并提出一种新型检测方法。

纤维增强热塑性复合材料与金属连接技术的研究进展

纤维增强热塑性复合材料(FRTP)与金属的连接技术是多材料异质结构的关键制造技术。总结了纤维增强热塑性树脂基复合材料相对于传统金属材料的性能优势,分析了FRTP与金属连接技术的重要性和必要性,系统回顾了胶接、机械连接、混合连接和焊接四大类FRTP/金属连接技术的特点和发展,最后对未来FRTP/金属异质结构连接技术的发展、接头性能的改善提出了展望。