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低熔点聚芳醚酮碳纤维增强热塑性复合材料搭接件的摩擦搅拌焊接

Friction stir welding of lapped low-melt polyaryletherketone carbon fiber reinforced thermoplastic laminate

Lucas T Wilkins, Alvin M Strauss · Vanderbilt University Welding Automation, Lab Department of Mechanical Engineering, Vanderbilt University, Nashville, TN, USA
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页57 / 25 / 4035-4049
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关键词:碳纤维增强热塑性复合材料摩擦搅拌焊接聚芳醚酮搭接接头焊接强度热塑性复合材料焊接

摘要整理

碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)因其优异的可加工性和可焊性在航空航天结构中的应用日益增加。本研究采用摩擦搅拌焊接(FSW)技术对低熔点聚芳醚酮(LMPAEK)碳纤维增强复合材料进行搭接焊接。研究创新性地将FSW技术应用于连续碳纤维织物层合板复合材料。FSW工艺会破坏焊接区域内的纤维,并将其分散成长度仅为数微米的碎片。热分析表明,由于破碎碳纤维周围聚合物流动性增强,焊接区域的降解温度比基体层合板材料低40°C。虽然优化后的焊接接头存在超过9%的孔隙率,但其拉伸强度可达73.8 MPa,与短碳纤维增强复合材料相比保持了约50%的接头效率。CFRTP在FSW过程中所需的加工力低于金属材料,强度优化焊接的横向运动功率消耗仅为67 W,保持了能源高效的特点。

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