搅拌摩擦焊工艺参数对PP/EPDM/粘土纳米复合材料力学性能的影响——响应面法结合期望函数方法研究

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本研究采用响应面法（RSM）结合期望函数方法，系统研究了新型搅拌摩擦焊（FSW）工具的工艺参数对聚丙烯-乙烯丙烯二烯单体/粘土（PP/EPDM/Clay）纳米复合材料焊接接头力学性能的影响。通过多因素优化设计，量化了粘土含量、搅拌头转速、焊接速度和搅拌头肩部温度对焊接接头抗拉强度和伸长率的作用规律。研究结果表明：搅拌头转速对抗拉强度影响最大，而搅拌头肩部温度对伸长率影响最显著。向PP基体中添加6 wt%粘土纳米颗粒后，焊接接头的抗拉强度和伸长率分别下降约38%和20%。当转速从800 r/min增加至1600 r/min时，抗拉强度提高约45%；而线性焊接速度从10 mm/s增加至20 mm/s时，抗拉强度下降约29%。搅拌头肩部温度从50°C升至100°C时，抗拉强度和伸长率分别提高20%和50%。优化工艺条件为：粘土含量0.85 wt%、搅拌头转速1390 r/min、焊接速度10 mm/min、搅拌头肩部温度100°C。扫描电子显微镜（SEM）观察的断口形貌与抗拉强度和伸长率测试结果相关性良好。

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