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真空辅助树脂传递模塑工艺制备金属-碳纤维增强复合材料混杂轴

Intrinsic production of metal-carbon fiber reinforced plastic hybrid shafts using vacuum-assisted resin transfer molding

Deviprasad Chalicheemalapalli Jayasankar, Thomas Tröster, Manel Ellouz, Thomas Kordisch · Paderborn University
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页59 / 14 / 1721-1735
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关键词:真空辅助树脂传递模塑碳纤维增强复合材料金属-FRP混杂结构轻量化设计界面性能层间剪切强度

摘要整理

近几十年来,由于全球变暖防控法规的推动,飞机和汽车工业对轻量化结构的需求持续增长。虽然硬化钢合金常用于轻量化应用,但当材料厚度超过一定阈值时存在稳定性问题。纤维增强复合材料(FRP)因其高比强度而成为可行替代方案,但由于生产周期长和材料成本高而价格昂贵。混杂轻量化设计提供了可行解决方案,仅在高应力区域使用昂贵的FRP材料,在低质量和可接受成本之间取得平衡。相比金属部件,这类混杂结构更轻;相比全FRP结构,成本更低,且不牺牲力学性能。本研究采用真空辅助树脂传递模塑(RTM)工艺在单阶段过程中制备旋转对称混杂结构。研究考察了注射压力、模具温度和金属-FRP界面对结构性能的影响。通过扭转、压缩和层间剪切强度(ILSS)等加载条件对混杂结构进行了力学表征。结果表明,混杂设计可在不牺牲力学性能的前提下提供轻量化替代方案。

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