Ti/Cf/PMR层板高温力学性能与疲劳裂纹扩展速率的研究
发布时间：2021-06-17 13:49
纤维金属层板（FMLs）是一种由金属薄板与预浸料交替铺层热压固化而成的一种层间混杂复合材料,因其高比强度与比刚度、优良的抗冲击性能、高损伤容限以及优异的抗疲劳性能,已广泛应用于航空航天领域。随着超音速飞机及空天飞行器的进一步发展,航空航天领域对复合材料的耐高温性能提出更高的要求。传统以环氧树脂为基体的FMLs无法满足其高温服役的需求,耐热性更好的新型FMLs亟待研究。本文以Ti/Cf/PMR层板为研究对象,首先对Cf/PMR预浸料和Ti/Cf/PMR层板的制备工艺进行了研究;随后探究了三种铺层层板的拉伸、弯曲和层间剪切性能随温度的变化规律;探讨了过载对单向0°铺层层板疲劳裂纹扩展速率的作用;分析了温度对单向0°铺层与±45°铺层层板疲劳裂纹扩展速率的影响。首先,在滚筒排布机上制备了Cf/PMR预浸料,优化得到最佳制备工艺参数:纱宽为3.7mm、排布张力为4-7N、排布速度18m/min。随后,用喷砂法对钛板表面进行处理,并在喷砂钛板表面涂覆PMR型聚酰亚胺树脂,然后与Cf/PMR预浸料按铺层顺序交替堆叠,在平板硫化机上热压固化成型。最终制得界面结合良好、性能稳定的Ti/Cf/PMR层板...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维金属层板典型3/2铺层结构示意图
图 1. 2 GLARE 层板在空客 A380 客机上的应用随后，人们采用刚度更高的碳纤维来代替玻璃纤维，开发出第三代 FMLs--碳纤维增强铝合金层板(CARALL 层板)[13]。高强度与高刚度的碳纤维存在，使得该层板具有优异的拉伸和疲劳性能。但随后研究中也发现铝合金板与碳纤维之间电偶序分隔较远，易形成电位差，从而造成该层板层间的电化学刻蚀，从而使得该层板至今没有商业化应用。
图 1. 3 复合材料在波音 787 客机上的应用1.2.2 纤维金属层板性能特点经过三十多年的发展，目前纤维金属层板仍是国内外学者关注的热点之一。主要是因为其具有优异的性能特点，包含如下几个方面：
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻璃纤维-铝合金正交层板的拉伸性能研究[J]. 王亚杰,王波,张龙,马宏毅. 材料工程. 2015(09)
[2]飞行器结构用复合材料四大核心技术及发展[J]. 王绍凯,马绪强,李敏,顾轶卓,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[3]Fatigue crack growth in fiber-metal laminates[J]. MA YuE,XIA ZhongChun,XIONG XiaoFeng. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(01)
[4]玻璃纤维增强铝合金层板的裂纹扩展特性研究[J]. 夏仲纯,马玉娥,云双,熊晓枫. 西北工业大学学报. 2013(06)
[5]超声波喷水穿透法在先进复合材料检测中的应用[J]. 赵建华,罗明,吴时红,何双起,赵伟栋. 宇航材料工艺. 2012(04)
[6]民用飞机设计参考机种之一 波音787-8双发宽体中远程客机[J]. 汪萍. 民用飞机设计与研究. 2010(02)
[7]温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 于兰兰,毛小南,李辉. 稀有金属快报. 2007(12)
[8]GLARE层板偏轴拉伸性能[J]. 廖建,曹增强,代瑛,马鸿义. 塑性工程学报. 2007(05)
[9]KH-308聚酰亚胺及其复合材料的研究[J]. 陈建升,陶志强,胡爱军,范琳,杨士勇. 宇航材料工艺. 2006(06)
[10]玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能研究[J]. 马宏毅,李小刚,李宏运. 材料工程. 2006(07)
硕士论文
[1]优化Ti/PEEK粘结性能的钛板表面处理工艺研究[D]. 徐飞.南京航空航天大学 2014
[2]Ti/APC-2纤维金属层板的制备与力学性能研究[D]. 杨栋栋.南京航空航天大学 2013
[3]纤维金属层板（FMLs）基本力学性能试验研究[D]. 廖建.西北工业大学 2007
[4]玻璃纤维—铝合金层板的制备和性能研究[D]. 马宏毅.北京航空材料研究院 2006
本文编号：3235316
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维金属层板典型3/2铺层结构示意图
图 1. 2 GLARE 层板在空客 A380 客机上的应用随后，人们采用刚度更高的碳纤维来代替玻璃纤维，开发出第三代 FMLs--碳纤维增强铝合金层板(CARALL 层板)[13]。高强度与高刚度的碳纤维存在，使得该层板具有优异的拉伸和疲劳性能。但随后研究中也发现铝合金板与碳纤维之间电偶序分隔较远，易形成电位差，从而造成该层板层间的电化学刻蚀，从而使得该层板至今没有商业化应用。
图 1. 3 复合材料在波音 787 客机上的应用1.2.2 纤维金属层板性能特点经过三十多年的发展，目前纤维金属层板仍是国内外学者关注的热点之一。主要是因为其具有优异的性能特点，包含如下几个方面：
【参考文献】：
期刊论文
[1]玻璃纤维-铝合金正交层板的拉伸性能研究[J]. 王亚杰,王波,张龙,马宏毅. 材料工程. 2015(09)
[2]飞行器结构用复合材料四大核心技术及发展[J]. 王绍凯,马绪强,李敏,顾轶卓,张佐光. 玻璃钢/复合材料. 2014(09)
[3]Fatigue crack growth in fiber-metal laminates[J]. MA YuE,XIA ZhongChun,XIONG XiaoFeng. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2014(01)
[4]玻璃纤维增强铝合金层板的裂纹扩展特性研究[J]. 夏仲纯,马玉娥,云双,熊晓枫. 西北工业大学学报. 2013(06)
[5]超声波喷水穿透法在先进复合材料检测中的应用[J]. 赵建华,罗明,吴时红,何双起,赵伟栋. 宇航材料工艺. 2012(04)
[6]民用飞机设计参考机种之一 波音787-8双发宽体中远程客机[J]. 汪萍. 民用飞机设计与研究. 2010(02)
[7]温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响[J]. 于兰兰,毛小南,李辉. 稀有金属快报. 2007(12)
[8]GLARE层板偏轴拉伸性能[J]. 廖建,曹增强,代瑛,马鸿义. 塑性工程学报. 2007(05)
[9]KH-308聚酰亚胺及其复合材料的研究[J]. 陈建升,陶志强,胡爱军,范琳,杨士勇. 宇航材料工艺. 2006(06)
[10]玻璃纤维-铝合金层板的拉伸和疲劳性能研究[J]. 马宏毅,李小刚,李宏运. 材料工程. 2006(07)
硕士论文
[1]优化Ti/PEEK粘结性能的钛板表面处理工艺研究[D]. 徐飞.南京航空航天大学 2014
[2]Ti/APC-2纤维金属层板的制备与力学性能研究[D]. 杨栋栋.南京航空航天大学 2013
[3]纤维金属层板（FMLs）基本力学性能试验研究[D]. 廖建.西北工业大学 2007
[4]玻璃纤维—铝合金层板的制备和性能研究[D]. 马宏毅.北京航空材料研究院 2006
本文编号：3235316
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