疊層阻尼功能復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、疊層復(fù)合材料因具有優(yōu)良的力學(xué)性能和阻尼性能，已成為阻尼功能結(jié)構(gòu)材料中的最重要發(fā)展方向之一和研究熱點(diǎn)。本文根據(jù)貝殼材料的增韌機(jī)理和復(fù)合阻尼機(jī)理，結(jié)合ARALL板的制備技術(shù)，提出建立金屬板/樹脂/纖維和金屬板/樹脂/泡沫金屬兩種超混雜復(fù)合體系，采用熱壓固化法成功制備了鋁合金/樹脂/纖維疊層復(fù)合材料和鋁合金/樹脂/泡沫鋁疊層復(fù)合材料，并通過多次實(shí)驗(yàn)對(duì)比，獲得一套優(yōu)化的工藝過程和參數(shù)，確保復(fù)合材料的性能穩(wěn)定可靠。 通過對(duì)鋁合金板表面進(jìn)行

2、噴丸和酸腐蝕綜合處理，對(duì)纖維表面進(jìn)行氧化和硅烷偶聯(lián)劑涂層處理，并采用掃描電鏡觀察和分析所制備的兩種疊層復(fù)合材料的界面結(jié)合情況及破壞形貌，結(jié)果表明：復(fù)合組元經(jīng)表面處理后制備的復(fù)合材料的界面結(jié)合良好，大大改善了鋁合金/樹脂界面和纖維/樹脂界面的結(jié)合狀況，并進(jìn)一步討論了疊層復(fù)合材料界面結(jié)合機(jī)制和破壞機(jī)理。 對(duì)纖維(泡沫鋁)/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料的拉伸性能、彎曲性能和沖擊性能進(jìn)行了測(cè)試和分析，結(jié)果表明：玻璃纖維/PC樹脂/鋁合金疊層

3、復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，拉伸和彎曲性能隨著玻璃纖維含量的增加而提高，當(dāng)玻璃纖維含量為30％時(shí)，其拉伸強(qiáng)度達(dá)到507.4MPa，彎曲強(qiáng)度達(dá)到348.1MPa，而沖擊性能除了與纖維含量有關(guān)，還取決于玻璃纖維/樹脂的界面結(jié)合強(qiáng)度，3層玻璃纖維增強(qiáng)的玻璃纖維/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料的沖擊韌性達(dá)到13.75J·cm-2，這也驗(yàn)證了玻璃纖維/PC樹脂的界面結(jié)合好、界面強(qiáng)度高；泡沫鋁/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料則具有良好的彎曲強(qiáng)度(298.7

4、MPa)和優(yōu)異的沖擊性能(18.07J·cm-2)；兩種疊層材料的力學(xué)性能基本符合復(fù)合材料的力學(xué)混合法則。此外，進(jìn)一步分析了纖維、泡沫鋁對(duì)疊層復(fù)合材料力學(xué)性能的增強(qiáng)機(jī)理，即纖維的高強(qiáng)度保證了纖維/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度；而玻璃纖維的“拔出效應(yīng)”和泡沫鋁的“應(yīng)力-應(yīng)變平臺(tái)效應(yīng)”對(duì)疊層復(fù)合材料沖擊性能有重要貢獻(xiàn)。 通過自由振動(dòng)衰減方法測(cè)試了兩種疊層復(fù)合材料的阻尼性能，分析了疊層復(fù)合材料各組元對(duì)復(fù)合材料阻尼性能的影

5、響，并對(duì)兩種疊層復(fù)合材料的阻尼機(jī)理進(jìn)行了探討。玻璃纖維/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料、碳纖維/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料和泡沫鋁/樹脂/鋁合金疊層復(fù)合材料的自由衰減率分別可達(dá)到0.332、0.266和0.323，遠(yuǎn)高于鋁合金基體(小于0.004)。研究發(fā)現(xiàn)，疊層復(fù)合材料阻尼主要來之基體阻尼、界面層阻尼以及結(jié)構(gòu)附加阻尼三個(gè)部分，樹脂、泡沫鋁是基體阻尼的主要貢獻(xiàn)體，纖維/樹脂界面、泡沫鋁/樹脂界面提供了大量的界面阻尼，鋁合金/樹脂異相疊層結(jié)構(gòu)、泡