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采用热塑性树脂外层的碳纤维增强复合材料层板进行碳纤维增强复合材料/铝合金摩擦搅拌点焊

Friction Stir Spot Welding for CFRP/Al Using CFRP Laminated Composites with an Outermost Layer of Thermoplastic Resin

Kazuto TANAKA, Masashi KAWAKAMI, Katsuya Nishiguchi · Doshisha University
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期刊 / 来源Journal of the Society of Materials Science Japan
卷/期/页71 / 5 / 453-460
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关键词:摩擦搅拌点焊碳纤维增强复合材料热塑性树脂层板设计界面强度共固化工艺铝合金焊接

摘要整理

摩擦搅拌点焊(FSSW)是一种利用摩擦热熔融热塑性树脂粘合剂来焊接铝合金和碳纤维增强复合材料(CFRP)的新型连接方法。该工艺需要插入热塑性树脂作为粘合剂,因此需要开发更高效的工艺以缩短生产周期并提高CFRP与粘合剂间的界面强度。本研究开发了一种在CF/环氧预浸料最外层层压PA12树脂的复合材料层板用于FSSW应用。制备了三种层板:(1)PA12树脂在环氧树脂固化前熔融的共固化层板;(2)PA12树脂在环氧树脂固化后熔融的共固化层板;(3)通过压模成型工艺在CFRP成型后层压PA12树脂的层板。通过三点弯曲试验评估了各层板的力学性能,其最大弯曲破坏载荷与原始CFRP相当。随后对制备的层板与铝合金进行FSSW,并通过拉伸剪切试验评估焊接强度。采用PA12树脂在共固化过程中于环氧树脂固化前熔融的层板进行焊接,获得了12.1±0.6 kN的剪切强度,该强度高于热塑性树脂直接插入铝合金与CFRP之间时的FSSW强度,表明该层板设计方案能够显著改善焊接性能。

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