鈦板表面處理工藝對(duì)Ti-PEEK界面濕熱耐久性能的研究.pdf

1、鈦合金/碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮樹脂（Ti/Cf/PEEK）纖維金屬混雜層板（FMLs）作為最新的第四代層板，具有較高的比強(qiáng)度、比模量，良好的抗沖擊性能、抗疲勞性能及高損傷容限等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。Ti/Cf/PEEK纖維金屬混雜層板中Ti/PEEK弱界面層的存在制約著層板性能發(fā)揮，特別是嚴(yán)重影響層板濕熱條件下的耐久性。因此，研究Ti/PEEK界面的濕熱耐久性對(duì)混雜層板的應(yīng)用具有很高實(shí)用價(jià)值。
　　本文采用兩種不同方法對(duì)鈦合

2、金進(jìn)行表面處理以改善Ti/PEEK界面粘接性能。首先，將超聲波引入TA2板NaTESi陽極氧化過程中，研究超聲工藝參數(shù)對(duì)陽極氧化后TA2表面形貌、粗糙度以及表面能的影響，并分析了超聲波對(duì)陽極氧化過程的影響。結(jié)果表明：超聲功率為100W、作用時(shí)間5min、溫度35℃時(shí)可獲得最佳TA2表面處理狀態(tài)，此時(shí)TA2表面粗糙度達(dá)到最大值0.917μm，表面自由能達(dá)到最高值70.25mN/m，較未引入超聲波時(shí)均有不同程度提高。
　　其次，對(duì)未預(yù)

3、處理及預(yù)先陽極氧化處理兩種狀態(tài)TA2板進(jìn)行對(duì)硝基苯重氮鹽電接枝表面處理，研究了重氮鹽濃度及接枝時(shí)間對(duì)TA2表面有機(jī)物膜層的影響，并通過SEM、XPS、AFM、FTIR及接觸角測(cè)試等手段分別對(duì)電接枝前后 TA2板表面形貌、化學(xué)成分、官能團(tuán)種類、表面能進(jìn)行表征分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：未預(yù)處理TA2板接枝后表面部分區(qū)域出現(xiàn)較小的起伏，預(yù)先陽極氧化處理TA2板接枝后表面凹坑得到填充，起伏度減??；兩種狀態(tài)TA2板接枝后在406.0eV處均發(fā)現(xiàn)N1s峰；未

4、預(yù)處理TA2板接枝后表面能由接枝前的40.69mN/m降至28.37mN/m，預(yù)先陽極氧化處理的TA2接枝后表面能也由接枝前的62.36mN/m降至46.57mN/m。說明兩種TA2板電接枝處理后對(duì)硝基苯基團(tuán)均成功接枝到TA2表面，且TA2表面結(jié)構(gòu)及性能均發(fā)生變化。
　　最后，本文研究了以上不同TA2表面處理狀態(tài)的Ti/PEEK膠接界面在不同環(huán)境濕度與溫度下，其剩余拉伸剪切強(qiáng)度隨老化時(shí)間的變化規(guī)律。結(jié)果表明：TA2經(jīng)超聲波輔助陽極

5、氧化及電接枝兩種表面處理后均有助于提高Ti/PEEK膠接界面的耐久性能；隨老化溫度與濕度升高，試樣剩余拉伸剪切強(qiáng)度均出現(xiàn)不同程度減小。此外，研究發(fā)現(xiàn)在82℃、95％RH濕熱環(huán)境下，TA2表面預(yù)先經(jīng)陽極氧化處理再經(jīng)電接枝處理的膠接界面老化200h后剩余強(qiáng)度最高可達(dá)12.80MPa，而此時(shí)TA2表面經(jīng)超聲波輔助陽極氧化處理的膠接界面剩余強(qiáng)度僅為5.04MPa。說明預(yù)先陽極氧化處理再電接枝處理為TA2最佳表面處理工藝，此時(shí)TA2表面處理后獲得