碳纤维镁合金层板制备及抗低速冲击性能研究

发布时间：2020-05-28 16:03

【摘要】：碳纤维增强聚合物复合材料/镁合金混杂纤维金属层合板(Fiber Metal Laminates,FMLs)作为最新一代的层板,具有较高的比强度、比模量,良好的减震与吸能性及抗疲劳性能等优点,因而在电子、车辆、航空航天等领域越来越受到重视。由于镁合金板强韧性较差及纤维镁合金混杂层板中弱界面层的存在,层板性能发挥受到限制。因此,研究新型纤维镁合金混杂层板的制备工艺、基本力学性能及低速冲击性能既具有理论意义又具有很高的实用价值。本文首先对镁合金板表面进行了细晶强化处理,研究不同处理工艺参数对镁合金表面组织和拉伸性能的影响,并基于梯度镁合金板拉伸试验数据拟合的各层本构参数进行了拉伸模拟验证,旨在提高碳纤维/镁合金层合板的力学性能界面粘结强度。在此基础上,使用低熔点镁合金做为粘结剂及振动辅助热压法制备了新型碳纤维增强镁合金层合板,并对层合板基本力学性能进行评价。最后,基于实验获得的单层板基本力学性能参数,对本文新型碳纤维增强镁合金层合板低速反复冲击行为进行了模拟研究,并与碳纤维树脂复合材料/镁合金层板低速冲击行为进行了对比。结果表明:(1)经表面细晶强化处理后,镁合金板表面形成细晶层组织,其屈服强度和拉伸强度分别提高14%和10.5%;(2)通过热压法制备的碳纤维/镁合金层合板界面剪切强度可以达到5.37MPa,Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧性值分别可达0.23kJ/m~2和2.45 kJ/m~2,同已有纤维镁合金层合板相比,其综合性能较好;(3)在反复低速冲击载荷作用下,本文制备的镁合金钎料粘结碳纤维/梯度细晶镁基混杂层合板较树脂粘结碳纤维/镁合金层板具有较好的抗冲击性能;对于树脂粘结碳纤维/镁合金层板,当采用0。/90。/90。/0。纤维铺层顺序,且碳纤维(C)和玻璃纤维(G)采用混杂交替铺设的方式时(如Mg/C4/Mg/G4/Mg),层合板抗反复冲击能力较强。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33

【参考文献】