鋁合金表面處理及其對玻璃纖維-鋁合金疊層板性能影響.pdf

1、玻璃纖維-鋁合金疊層板其制造成本較低,且密度低于鋁合金,同時復合結(jié)構(gòu)的利用極大提高材料的斷裂、沖擊、阻尼及腐蝕性能,目前已廣泛應用于航空航天、3C產(chǎn)品及汽車產(chǎn)業(yè)。其生產(chǎn)工藝為鋁合金薄板和玻璃纖維/環(huán)氧樹脂預浸料相間鋪疊固化而成的層壓板,因此玻璃纖維-鋁合金疊層板的性能與纖維-樹脂體系、鋁合金材料、層板厚度、纖維取向、表面預處理等多種因素有關。
　　本論文從鋁合金的表面預處理入手,以開發(fā)高性能的玻璃纖維-鋁合金疊層板、擴大其應用范圍

2、為研究背景。在已有研究成果的基礎上,達到提高鋁合金/玻璃纖維樹脂的界面強度和疊層板的力學性能為目的,作者分別采用未處理、機械處理、化學處理和陽極氧化處理等方法對鋁合金薄板進行預處理。
　　首先研究了不同的表面預處理對鋁合金表面微觀形貌和微觀輪廓的影響,揭示了鋁合金在不同表面預處理時的微觀變化機理;其次系統(tǒng)的研究了不同表面預處理的鋁合金與環(huán)氧樹脂的動態(tài)接觸角,并從潤濕性論證不同的表面處理方式對鋁合金-樹脂潤濕性的改善效果。然后創(chuàng)新性

3、的使用真空灌注成型工藝制備玻璃纖維增強樹脂-鋁合金疊層復合材料,全面研究了經(jīng)不同表面預處理的疊層板其靜態(tài)力學性能。最后探討了表面預處理對疊層板中鋁合金/樹脂/玻璃纖維界面的改善作用。研究結(jié)果表明:
　　1)鋁合金表面未處理、機械處理、化學處理和陽極氧化處理四種狀態(tài)相比較,表面孔洞密度依次增多,孔徑依次增大。
　　2)經(jīng)未處理、機械處理、化學處理和陽極氧化處理四種預處理方法得到的鋁合金/環(huán)氧樹脂前進動態(tài)接觸角依次減小,分別為5

4、6.8°、51.8°、46.5°和40.0°,玻璃纖維/環(huán)氧樹脂的前進接觸角為55.1°。鋁合金/環(huán)氧樹脂和玻璃纖維/環(huán)氧樹脂的后退接觸角均為0°。前進動態(tài)接觸角的大小主要與鋁合金表面狀態(tài)、測試速度、浸入深度等因素有關,當測試速度和浸入深度相同時,鋁合金/環(huán)氧樹脂前進動態(tài)接觸角隨著鋁合金表面微觀粗糙程度和表面活性的增大而減小。
　　3)使用真空灌注成型工藝制備不同表面預處理的玻璃纖維增強樹脂-鋁合金疊層復合材料。靜態(tài)力學性能結(jié)果表

5、明:①經(jīng)未處理、化學處理、機械處理和陽極氧化處理制備的疊層板0°和90°的拉伸強度和彎曲強度依次提高,0°方向拉伸強度和彎曲強度分別為272.24、359.70、408.17、436.39MPa和295.59、320.35、384、410.68MPa,90°方向的拉伸強度和彎曲強度分別為210.53、304.14、384.69、390.62MPa和291.42、308.45、333.15、380.70MPa。說明疊層板的拉伸和彎曲性能隨

6、著鋁合金表面微觀粗糙程度和表面活性的改善而提高。不同表面預處理的疊層板在壓縮方向相同時,壓縮強度相差不大。經(jīng)未處理、化學處理、機械處理和陽極氧化處理制備的疊層板0°和45°方向的壓縮強度分別為98.24、102.46、107.08、114.22MPa和51.48、53.86、61.00、75.26MPa,這是由于45°方向纖維鋪設密度低于0°方向,壓縮過程中只能承受較小的載荷。②不同表面預處理的疊層板彈性模量和斷裂延伸率都相近并低于鋁合