树脂基层状碳纤维复合板轧制工艺研究

发布时间：2020-08-07 22:35

【摘要】：随着汽车总量的大幅上升,能源消耗和环境污染等问题日益严峻。汽车的轻量化发展成为实现节能减排,促进绿色环保要求的有力保障,也是汽车产业的主要发展方向之一。碳纤维复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)因其具有比强度高、比刚度高、密度小、热膨胀系数小以及尺寸、稳定性好等特点,使得它得到了广泛应用。由于汽车零部件的生产需要满足大批量使用,所以研究CFRP复合材料的板材制备及其成型性能测试是十分必要的。本文进行CFRP及Al/CFRP板材的轧制制备及对所得层合板进行成型性能研究,主要包括以下几部分研究内容:通过差示扫描量热法(DSC)对碳纤维/环氧预浸料进行动态、恒温扫描,分析各阶段放热特征温度,结合预浸料典型固化工艺确定轧制固化方案,采用轧制-固化,预固化-轧制-后固化,固化-轧制三种方法制备了CFRP复合板。通过现有设备和模具对板材进行了拉伸、弯曲性能实验,结合金相显微镜和SEM扫描电镜观察了试样断面显微组织,并对实验后试件的破坏情况及力学性能与热压罐工艺所得同类板材进行了对比分析。利用模具进行了CFRP板材的拉深成形实验,采用正交试验研究了冲压温度、压下量和轧制工艺三种因素对试样成形性的影响,并对试件的成形情况通过宏观观察的方式进行了分析,也对实验所得不同拉深力-行程曲线进行了对比分析。采用轧制方法制备了Al/CFRP层合板,为了改善铝合金表面与树脂间胶接性,分别采用机械打磨、化学清洗和阳极氧化的方法对铝板表面进行预处理,结合弯曲实验考察了不同表面处理工艺及压下量对层板弯曲力学性能的影响,并对其微观组织形貌进行了分析研究。本文采用实验研究的方法,利用轧制工艺制备了CFRP及Al/CFRP板材,并对板材的力学性能、拉深成形性以及与金属轧制复合等方面进行了分析研究,为复合材料的新型快速成型工艺提供一定参考。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

复合材料,基体

燕山大学工学硕士学位论文成不同的复合材料[5]，主要有以下几种。（1）按用途分类可分为结构和功能复合材料。结构复合材料中的增强体主要成承载载荷的任务，基体与增强体相互润湿且传递载荷。功能复合材料还处于发初期，具有良好的应用潜质。（2）按基体类型分类非金属基体的复合材料主要包括树脂基、陶瓷基和碳基复合材料。树脂基复合材料是一种高分子聚合物，基体树脂主要有热固性和热塑两大类。其中热固性树脂固化后变为硬质态，加热后不组织发生变化，固化过程可逆。而热塑性树脂在高温下可以转变为融熔态，固化过程可逆。金属基复合材的基体主要是密度低的铝合金、钛合金等。常用复合材料按基体类型分类如图 1示。（3）按增强体分类依据增强体形态可以分为颗粒、纤维、晶须等，如图 1示，按增强作用的机制，可分为弥散和颗粒增强；按板材使用材料的差异，可以为纸纤维和布纤维等。

形式分类,增强体,复合材料

轮毂,热塑性材料,全球,车身

概念车“Smart forvision年的 Fakuma 塑料展会上特材料 Ultramid 制造目前 CFRP 材料价格较为昂贵图 1-3 BMW i8 CFRP 车身mart ”是全球第一辆使用热塑性材料轮毂塑料展会上，巴斯夫公司展出了这种车轮。该制造，质量大约为 6kg，比普通铝合金车轮轻图 1-4 智能概念车材料价格较为昂贵，使得其在一般汽车中的应用受到材料轮毂的汽车该车轮采铝合金车轮轻 30使得其在一般汽车中的应用受到

【参考文献】