粉末層壓法制備鎂基纖維金屬層板及其力學(xué)性能的研究.pdf

1、纖維金屬層板（FMLs）是一種混雜的復(fù)合材料，由金屬板和纖維增強(qiáng)樹脂相互疊加鋪層形成的復(fù)合材料，其擁有金屬以及纖維增強(qiáng)樹脂組分的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也具有良好的損傷容限、疲勞抗性、耐腐蝕、阻燃性能以及抗沖擊性能。FMLs很好的替代了傳統(tǒng)合金材料完成減重節(jié)能的同時(shí)獲得了更好的使用性能。應(yīng)用在航空航天上的FMLs多為鋁基FMLs。鎂合金具有比鋁合金更低的密度、更好的電磁屏蔽以及阻尼性能，代替鋁合金制備FMLS可進(jìn)一步減重并提高層合板的減震性能從而提高

2、交通工具運(yùn)行中的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的纖維金屬層板（FMLs）多采用熱固性樹脂制備，較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期以及昂貴的生產(chǎn)成本是制備熱固性FMLs最大的缺點(diǎn)。為了克服熱固性基FMLs的缺點(diǎn)，近些年對(duì)熱塑性FMLs進(jìn)行了大量的研究。熱塑性基FMLs與熱固性樹脂基FMLs相比縮短了生產(chǎn)工藝流程，易于加工，耐化學(xué)腐蝕，可修理可循環(huán)利用，以及較強(qiáng)的層間斷裂韌性，更好的沖擊性能。本文以AZ31B鎂合金作為外層金屬層，玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，馬來酸酐改性聚丙烯樹脂粉末

3、作為粘結(jié)劑采用新穎的粉末層壓工藝成功的制備熱塑性鎂基FMLs。并對(duì)其力學(xué)拉伸、層間剪切、沖擊、振動(dòng)性能進(jìn)行研究。這種制備工藝進(jìn)一步簡(jiǎn)化了工藝縮減了成本也為未來快速制備FMLs提供一種新的可行的參考工藝。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)鎂板進(jìn)行不同表面處理，研究鎂板不同表面處理對(duì)力學(xué)拉伸、層間剪切、彎曲以及沖擊性能的影響。對(duì)于機(jī)械處理鎂板來說，隨著鎂板表面粗糙度的增加，樹脂與金屬界面微觀的機(jī)械噬合作用較強(qiáng)，層間剪切、彎曲、沖擊強(qiáng)度隨之

4、提高。NaCl腐蝕后微觀的孔洞與樹脂形成機(jī)械噬合作用使層間剪切強(qiáng)度提高，等離子清洗后由于鎂板表面形成微觀的缺陷層間剪切強(qiáng)度反而下降。硅烷化偶聯(lián)處理后鎂合金表面形成一層硅烷膜，從而極大地提高了層間剪切強(qiáng)度，獲得了最優(yōu)的綜合力學(xué)性能。⑵采用不同纖維布增強(qiáng)樹脂制備鎂基 FMLs，研究不同纖維增強(qiáng)樹脂厚度對(duì)FMLs力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)纖維布的引入提高了FMLs的層間剪切強(qiáng)度，而彎曲強(qiáng)度隨著纖維樹脂厚度的增加逐漸下降。隨著纖維樹脂厚度的增加

5、FMLs的固有振動(dòng)頻率變高，3層纖維布樹脂增強(qiáng)FMLs獲得最好的振動(dòng)性能。對(duì)硅烷處理后的鎂板進(jìn)行傅立葉變換紅外光譜分析，結(jié)果表明鎂板表面形成一層硅烷固化膜，硅烷通過 Si-O-Mg鍵與鎂板緊密偶聯(lián)在一起，極大地提高了金屬與樹脂之間的粘結(jié)強(qiáng)度。從而使鎂基FMLs的層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度得到了極大地提高。⑶研究了FMLs不同結(jié)構(gòu)對(duì)其力學(xué)拉伸、彎曲、層間剪切以及沖擊強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明3/2結(jié)構(gòu)FMLs抗拉強(qiáng)度強(qiáng)度略低于2/1結(jié)構(gòu)FMLs,而