激光处理对民机复合材料胶接维修母体表面自由能的影响研究

胶接维修是民机碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)结构的重要维修方式。基于界面结合理论角度,复合材料维修母体表面的微观结构、物理、化学特征将直接影响胶接界面结合强度及维修效果。论文采用激光技术对母体表面进行预处理,主要探讨激光处理前后母体表面接触角与表面自由能的变化规律,并基于静电吸附理论分析表面自由能变化对界面结合强度及胶接维修效果的影响。结果表明,激光处理后母体表面质量更为稳定可靠,表面接触角明显下降,而表面自由能增加,有效改善了维修母体的表面活性,以利于胶接维修界面强度及维修效果。

基于纳米压痕法的民机复合材料胶接维修界面微区力学性能研究

胶接维修是民机碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)结构的重要维修方式,而胶接界面微观结构及微区力学性能几乎决定了胶接维修效果及耐久性。以共固化胶接维修试样为基础,以维修试样的界面微区为研究对象,采用扫描电镜(SEM)对界面微区形貌进行分析;采用纳米压痕仪对界面微区的微观力学性能进行测试,主要表征界面微区不同位置的微观硬度、模量及加载-卸载曲线。研究结果表明,胶接维修界面存在过渡区域,其宽度约为2μm;维修母体与补片中纤维的微观力学性能并无太大差异;但由于固化成型工艺不同(母体为热压罐工艺,补片及胶膜为真空袋工艺),母体树脂的硬度与弹性模量略高于补片树脂。

激光表面处理技术在复合材料胶接维修中的应用研究

随着复合材料在飞机结构上使用量的增加,如何有效地修复复合材料在使用过程中出现的表面划伤、分层、穿孔等损伤已经成为研究的重点。胶接维修是应用最为广泛的复合材料修复技术,而其中涉及的复合材料表面处理是保证其性能的重要前提。传统复合材料表面处理技术存在维修可控性低、重复性差、纤维容易损伤等缺点,而激光表面处理技术以其绿色、环保、可控性高等优势克服了传统清除工艺中的种种弊端。本文综述了近年来激光表面处理方法、激光表面处理机理以及激光技术在复合材料胶接维修方面的应用,并对其未来的应用进行了展望。