纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接研究进展

纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属的异质构件在轻量化现代装备中的应用日趋广泛,实现异质构件优质、高效、可靠的连接具有重要的学术意义和工程应用价值.详细综述了异质接头激光连接原理和界面结合机制,以及连接界面结合强度增强方法和激光连接工艺对连接接头抗剪强度的影响.通过增强机械结合和化学键结合,同时采用控制激光热输入、施加压力、填充树脂材料等措施抑制缺陷的产生,接头抗剪强度已可以满足工业应用对静载强度的要求.同时展望了纤维增强热塑性树脂基复合材料与金属激光连接技术的发展趋势.

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料拉挤工艺研究与应用现状

拉挤工艺是一种能够经济的连续生产复合材料的典型制造工艺，它不但具有其它成型方法的优点，而且还具有其它工艺所不具备的优点，如生产效率高，重复性好，长度可任意切断，省原料、省能耗等。本文简要介绍了连续纤维增强热塑性树脂基复合材料拉挤工艺研究与应用的现状，包括目前国内外主要的拉挤工艺，以及拉挤工艺过程的若干工序。

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放技术研究进展

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料具有力学性能优异、使用温度区间广、可二次加工等独特性能优势,在航空等领域取得了长足发展。为进一步提高该类材料的生产加工效率,以自动铺放技术为代表的自动化加工技术成为当前研究的热点。本文在介绍了自动铺放技术的相关概念和连续纤维增强热塑性树脂基复合材料相关材料体系的基础上,总结了自动铺放技术国内外研究和应用现状,并重点阐述了当前自动铺放技术的相关研究热点和研究进展。

3D打印用碳纤维增强热塑性树脂的挤出成型

以低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作为原材料,用1K散装长碳纤维作增强材料。采用自行设计的挤出模具,在单螺杆挤出机上制备了用于3D打印的碳纤维(CF)/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材。研究了长丝耗材中直径大小对CF居中度及拉伸强度的影响。结果表明,在人工牵引状态下,CF的居中度与连续挤出丝状耗材的直径有关。当CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝直径接近或超过1.8 mm时CF居中度很高。CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材的拉伸强度随着长丝直径的增大而减小。其拉伸强度起初接近CF的拉伸强度,随着挤出复合材料直径的增大,其拉伸强度急剧减小然后趋于平缓,最后逐渐接近热塑性树脂的本体拉伸强度。

纤维增强热塑性树脂复合材料成型技术研究进展

介绍了近年来纤维增热塑性树脂复合材料熔体成型与反应成型研究状况,同时论述了玻璃纤维毡增强热塑性塑料(GMT)板材成型、模压成型、层压成型、拉挤成型等熔体成型方法的国内外研究现状及浇注尼龙改性研究现状,其中包括熔体成型方法所用到的设备或采用的工艺流程;并综述了反应成型过程所用引发剂、活化剂种类与用量对聚合过程的影响,聚合温度、聚合时间等工艺参数对复合材料制品质量影响。

纤维增强热塑性树脂基夹层复合材料加工工艺研究

采用玻纤增强乙烯–乙酸乙烯酯共聚物(EVAC)复合材料为基体材料,以氧化铝陶瓷为夹层材料,制备的纤维增强热塑性树脂基夹层复合材料具有表面韧性好,夹层硬度高、脆性大的特点,在同时满足纤维增强热塑性树脂基夹层复合材料加工精度、加工面质量和加工进度要求的条件下,各类角、孔的加工难度很大。针对此类复合材料的加工难点,从设备和刀具的选择、工艺参数的选定、工艺质量的判定等几个方面对复合材料的加工工艺进行了研究,确定了设备规格、刀具外径、切割进刀速度与复合材料厚度关系等关键参数,并从断面质量、尺寸精度、表面质量等方面给出了工艺质量的判定方法。

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。

注射成型制备的碳纤维聚丙烯复合材料蠕变性能

碳纤维热塑性树脂基复合材料在极端环境及长期服役条件下的蠕变行为会使结构件的形状发生改变,影响其性能稳定性,因此对该种材料蠕变性能的研究是材料设计及应用的关键。本文通过对注射成型制备的碳纤维增强聚丙烯复合材料进行单轴拉伸蠕变试验,研究其蠕变行为,并基于以上试验数据得到该种材料的Burgers模型理论方程,采用Moldex3D模流分析软件模拟注射成型哑铃型试样内部碳纤维的取向和分布情况,将该模拟结果映射到ABAQUS中进行有限元分析。结果发现Burgers模型的拟合曲线与试验曲线吻合程度较高,能够用于更长时间以及更广范围应力水平下该种材料的蠕变行为预测;模流分析结果与实际试样横截面观察结果具有较好的一致性;注射成型过程中碳纤维取向及分布会影响最终成型试样的蠕变行为,采用模流分析与有限元分析相结合的方式能够更好地反映材料的蠕变进程。

连续碳纤维增强聚苯硫醚复合材料回收板的热变形制造球形帽

本文介绍了连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的回收技术,展示了连续碳纤维增强聚苯硫醚复合材料板件采用热变形进行再制造为球冠形制品的回收方法,指出褶皱和分层需要解决的关键问题。

成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响

分别采用溶液浸渍法及真空热压成型法制备了连续碳纤维增强含杂萘联苯结构聚芳醚酮(CF/PPEK)预浸料和复合材料,对不同成型温度制备的复合材料进行了超声相控阵和三维X射线显微镜(XRM)无损检测,利用旋转流变仪、电子万能试验机、动态力学分析仪(DMA)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜对CF/PPEK复合材料进行了表征,系统研究了成型温度对纤维的浸润质量以及复合材料孔隙率、弯曲行为和层间剪切性能的影响,通过力学性能分析和断口形貌表征研究了断裂机理及缺陷对其性能产生的影响。试验结果表明:成型温度为350℃时,CF/PPEK复合材料的弯曲模量和层间剪切强度分别为125 GPa和64 MPa;成型温度为360℃时,CF/PPEK复合材料的缺陷最少,弯曲强度可达1376 MPa;而370℃高温下,复合材料出现明显缺陷,各方面性能急剧下降。

稀相喷动流化床的流动特性

根据玻璃纤维毡增强热塑性树脂基复合材料(GMT)制备新工艺特点,提出了稀相喷动流化床的操作方式。测量了床内颗粒速度分布,考察了操作条件、体系结构等因素对流化床流动特性的影响。结果表明:稀相喷流床中环隙区颗粒的下降速度比传统喷动床高出一个数量级;床内颗粒的喷动和输送的主要影响因素是喷动气,亦受到流化气、导向管、喷嘴内径的影响。另外对中试装置内物料的流动特性进行了研究,为工艺的开发、设计和操作提供理论依据。