反向混杂层板的制造、界面粘接及力学性能研究：碳纤维增强聚酰胺-6/铝合金

摘要整理

反向混杂层板是指金属薄板夹层于两层连续纤维增强热塑性复合材料之间的结构形式。通过选择特定的子组分组合可实现所需的力学性能。本研究采用铝合金薄板夹层于两层碳纤维增强聚酰胺-6热塑性复合材料（PA6CF/Alu/PA6CF）之间的结构。反向混杂层板在受控的时间-温度-压力循环条件下制造。该类混杂层板制造的主要挑战在于金属/复合材料界面粘接。冷却步骤完成后会发生金属/复合材料分层。为防止此现象，采用功能化热塑性薄膜粘接促进剂与铝合金表面机械处理相结合的方法。比较了两种商用粘接促进剂的性能：基于功能化聚丙烯（PP）的单层粘接薄膜和基于功能化聚丙烯/聚酰胺（PP-PA）的粘接薄膜。通过三点弯曲、拉伸和层间剪切强度测试评估制造的反向混杂层板的力学性能和失效模式，并与碳纤维增强热塑性复合材料进行对比。采用聚丙烯基粘接薄膜的反向混杂层板相比聚丙烯/聚酰胺基粘接薄膜的层板表现出更优的力学性能：拉伸强度提高约10%，弯曲刚度提高约20%，纤维方向弯曲强度提高约12%。三点弯曲测试表明反向混杂层板失效时铝/复合材料粘接强度较高。拉伸测试证明粘接薄膜可防止混杂层板分层失效。层间剪切强度测试表现出韧性行为，防止了反向混杂层板的剪切失效。

相关论文