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。

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。

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展

拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。

连续纤维增强热塑性复合材料嵌件注射成型研究进展

连续纤维增强热塑性复合材料的嵌件注射成型工艺通过结合连续和非连续纤维增强热塑性复合材料的优势,提升了产品的力学性能和生产效率,广泛应用于航空航天和新能源汽车领域。介绍了连续纤维增强热塑性复合材料嵌件注射成型工艺特点及应用,综述了材料体系、界面改性、工艺参数对嵌件注射成型制件界面结合性能和力学性能的影响。最后总结了嵌件注射成型复合材料目前研究存在的问题以及提升界面性能的方法,并对未来发展趋势进行了展望。

纤维增强热塑性复合材料拉挤制品缺陷的分析

因拉挤成型工艺过程中存在诸多复杂因素,导致拉挤制品出现各种影响其力学性能和使用寿命的缺陷。通过优化纤维增强热塑性复合材料拉挤工艺等一系列措施,可有效控制拉挤制品缺陷,提高拉挤制品质量。本研究首先对纤维增强热塑性复合材料的定义、分类、特点、性能及制备工艺进行概述,其次对拉挤成型工艺的原理、设备流程、质量影响因素及应用进行探讨,并针对拉挤制品的缺陷类型、表现形式进行重点分析,探讨其形成机理及其对性能的影响,介绍缺陷检测与表征方法,最后提出基于原材料、工艺参数和设备设计优化及采用缺陷修复措施控制缺陷的方法。结果表明,在精确控制工艺参数和优化设备设计条件下,拉挤制品质量显著提高。

碳纤维增强热塑性复合材料螺旋铣磨制孔损伤研究

目的研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度、切削力的变化趋势,分析各类典型制孔损伤的特点、形成原因及随工艺参数的变化情况,并研究添加冷却辅助降低切削温度对抑制制孔损伤的效果。结果随着刀具自转转速、公转转速和螺距的升高,切削温度分别升高了约46.43%、12.06%和95.97%;切削力随着自转转速的升高而降低,随着公转转速和螺距的升高而增大。当螺距达到0.45mm时,轴向力会有所下降。入口损伤和出口损伤主要以毛刺为主,损伤会随着各工艺参数的升高而加剧,孔壁损伤主要表现为涂覆、变形、裂纹等3种形式。添加冷却辅助后,制孔质量得到显著提高,高温下的刀具涂覆问题基本解决。结论切削温度是影响CFRTP制孔质量的主要因素,切削温度的升高导致树脂基体软化,使得切屑形貌从粉末状转变为连续薄片状,进而对切削力产生影响,树脂软化对制孔损伤有着明显的影响。冷却辅助能够明显地降低切削温度,从而起到抑制损伤的作用。

连续纤维增强热塑性复合材料热压成型工艺研究进展

连续纤维增强热塑性复合材料(CoFRTP)具有损伤容限高、成型周期短及可回收利用等优点,在航空航天及新能源汽车等领域能够规模化应用。热压成型工艺因其高效率、低成本的优势得到广泛的关注,但由于该工艺涉及成型参数多,以及成型过程中材料大变形、非线性、多相变等多场耦合的特点,所制构件易产生褶皱、纤维开裂及外形尺寸变形过大等质量缺陷,对构件力学性能的稳定及后期装配带来极大挑战。为克服传统试错法低效率、高成本的缺点,提高热压成型设计效率,本文重点对热压成型工艺及其相应有限元数值仿真方法进行综述。本文从CoFRTP应用现状及制造关键、热压成型工艺过程分析及研究现状和热压成型工艺仿真方法3个方面展开,最后对后续的研究工作进行展望。本文将为CoFRTP高效率和高质量成型提供理论指导,对相应的结构设计和工程应用起到推动作用。

埃万特引入亚太地区首条长纤维增强热塑性复合材料生产线

5月16日,埃万特宣布引入亚洲首条Complēt^(TM)和OnForce^(TM)长纤维增强热塑性复合材料的生产线。这条新生产线位于埃万特亚洲区域总部上海,用于满足市场对复合材料不断增长的需求,这些材料必须具备优异的冲击强度、弹性模量和材料强度。Complet和OnForce复合材料的结构特性赋予了产品出色的刚度、强度和韧性,使它们成为了金属材料的理想替代品。

纤维增强热塑性树脂基复合材料超声波焊接研究

研究了玻纤增强聚丙烯(GFPP)复合材料的超声波焊接工艺,重点探索了焊接能量及超声振幅对GFPP复合材料接头剪切强度的影响。研究表明:随着焊接能量及振幅强度的增加,GFPP复合材料接头剪切强度均出现先增加后降低的趋势,在70%振幅及20J焊接能量下,接头剪切强度可达25MPa,接近母材PP树脂拉伸强度。

长纤维增强热塑性复合材料在汽车零配件上的应用进展

介绍了20世纪80年代初期长纤维增强热塑性复合材料(LFT)理论设计概念的提出以及20世纪90年代后LFT的快速发展,同时对其应用范围、性能优点、制备和生产方法以及在汽车多种零配件的应用进展状况以及目前我国国内的发展现状进行了详细介绍。LFT主要应用与开发方向为对力学性能、尺寸稳定性要求较高的汽车制造工业中采用的半结构、结构零配件,国内LFT复合材料仅限于LFT粒料的初步研发与使用,暂无国家标准,更没有成熟的产品与制件设计与应用经验,市场基本上被国外产品垄断,因而LFT是我国目前极具发展潜力的复合材料品种之一。

聚乙烯醇纤维增强热塑性淀粉塑料的研究

采用双螺杆挤出法，以甘油为增塑剂，研究了质量分数为0．25％～2％的聚乙烯醇（PVA）纤维对热塑性淀粉（TPS）的增强作用。通过SEM、电子拉力机、热重法和流变仪分别研究了PVA纤维含量对PVA／TPS体系的拉伸断面形貌、力学性能、热稳定性以及加工性能影响。结果表明，PVA纤维在TPS中具有良好的分散性，可有效提高材料的力学性能，当PVA添加量为1．5％时，体系具有最佳的力学性能（拉伸强度为3．8MPa，断裂伸长率为158％）；PVA纤维添加量对体系的热稳定性基本没有影响；流变性能表明少量PVA纤维的加入可以提高加工性能，随着其含量的增加，加工性能变差。

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺及其复合材料

采用双螺杆共混挤出法,在热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂中添加碳纤维(CF)进行复合增强,实验研究了碳纤维种类、加入量及成型方法对复合材料力学性能的影响。结果表明:碳纤维的加入能显著提高材料的常温和高温力学强度,并与碳纤维种类有关;复合材料的拉伸和弯曲强度均随着碳纤维加入量的增大而升高;相对于模压成型方法,注塑成型可获得更高强度的复合材料。由扫描电镜(SEM)观察到的材料拉伸和弯曲断面的微结构形貌,初步探讨了碳纤维的增强机理。

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.

连续玻璃纤维增强热塑性塑料成型技术及其应用

综述了国内外连续玻璃纤维增强热塑性塑料的纤维处理方法、成型技术及应用状况 。

玻璃纤维增强热塑性复合材料的增强方式及纤维长度控制

本文综述了玻璃纤维长度对力学性能的影响 ;玻璃纤维长度的表征方法 ;挤出和注塑过程中玻璃纤维的断裂 ;并叙述了玻璃纤维增强热塑性复合材料的进展 。

连续纤维增强热塑性复合材料的制备与成型

论述了连续纤维增强热塑性塑料片材(预浸料)的制备工艺以及连续纤维增强热塑性塑料制件的成型工艺,并评述了国内外连续纤维增强热塑性塑料制品生产工艺的进展。

长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的研究

总结了长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的最新技术,包括长纤维增强热塑性复合材料造粒技术、长纤维增强在线配混并直接挤出成型技术、长纤维增强在线配混并直接模压成型技术和长纤维增强在线配混并直接注射成型技术。

连续纤维增强热塑性复合材料3D打印的研究进展

结合连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)熔融沉积成型(FDM)工艺的最新发展情况,将该工艺按照原材料初始状态划分为在线预浸与离线预浸两类,并分别介绍各自使用的材料要求及关键打印设备的运行原理;同时综述了CFRTPCs的FDM工艺改进与应用结构及潜在的应用领域。同时针对CFRTPCs打印产品力学性能低的缺点,对包括工艺固有属性、材料种类等方面的原因进行了分析。最后,提出了目前面临的问题,为CFRTPCs的3D打印技术进一步发展提供新思路。

纤维增强热塑性复合材料的预浸渍技术发展概况

本文系统地介绍了纤维增强热塑性复合材料的预浸渍技术。

长/短纤维增强热塑性复合材料注塑工艺模拟

采用Moldflow软件和RSC-ARD计算模型,系统地对长玻纤增强聚丙烯(PP-LGF)和短玻纤增强聚酰胺(PA-SGF)热塑性复合材料注塑成型进气歧管下片进行模拟和预测,研究这两种材料在注塑过程中的流动特性、纤维取向及翘曲变形等。研究发现,PA6-GF30与PP-LGF40填充时间相近,进气歧管浇口附近玻纤取向度低,边缘区域玻纤取向度高,且PA6-GF30整体取向程度、拉伸弹性模量均高于PP-LGF40,PA6-GF30的翘曲变形量大于PPLGF40,该研究结果为大尺寸复杂结构汽车用纤维增强热塑性复合材料零部件应用提供了基础数据。