大家好，我是你的朋友小型图书馆@塑料图书馆网络作为不安分的化工行业的资深人士，他多年来一直专注于协助结构工程师寻找合适的工程塑料解决方案。
使用纤维增强复合材料代替金属材料作为承重部件已成为汽车和航空航天领域减重的有效手段之一。 可重复使用性和可重复使用特性促进了热塑性复合材料的推广和应用。 然而，多种材料之间的界面可能是挤出注射成型（IMAC）组件最薄弱的区域，这限制了复合材料整体性能的优化和提高。 为了了解不同表面处理方法对界面性能的影响机理，近日，北京航空航天大学的学者采用不同的表面处理方法对汽车工业常用的碳纤维（CF）和玻璃纤维（GF）增强PA6或PA66基复合材料的结合界面性能进行了研究。
本研究主要设计了5个试验部件，分别用于交叉拉伸试验、三点弯曲试验、单搭接剪切试验、双悬臂梁（DCB）试验和端部缺口弯曲（ENF）试验，如图1所示。 图 2 显示了五个试样的典型力-位移曲线，以获得表面未处理双材料（包括 GIC、GIIC、T 和 B）的界面性能指标【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行业知识，海量材料超物理性能表，超强材料选型案例，降本增效解决方案，欢迎到“塑料库网”了解！ 】。测试结果表明，PA6 PA66的界面略低于PA6 PA6，其他性能指标相反。 PA6 PA66双材料接头的GICs和GIC几乎是PA6 PA6双材料接头的两倍，因此可以认为PA6 PA66的结合界面性能优于PA6 PA6材料体系。 对于IMAC组件，使用不同的基材可以改善界面性能，特别是拉伸和剪切断裂性能。
图1 5个试样的结构和尺寸示意图。
图2 5个试样的典型力-位移曲线。
如图3所示，不同界面处理下双材料接头DCB试验的典型曲线和峰值力对表明，所有试件在裂纹扩展前均表现出线性行为。 对于PA6 PA66和PA6 PA6界面，砂纸打磨和喷砂都可以提高界面的承载能力，因为打磨和喷砂增加了界面粗糙度，从而提高了界面的抗断裂性。 对于PA6 PA6粘接界面，喷砂处理对界面粘接强度的优化效果优于砂纸砂光处理【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行业知识，海量材料超物理性能表，超强材料选型案例，降本增效解决方案，欢迎到“塑料库网”了解！ 】。随着砂纸和喷砂筛网目数的增加，双材料构件的界面断裂能量逐渐增大，最大断裂能量约为表面未处理试样的931次。 对于PA6 PA66界面，砂纸砂光对断裂能量的影响优于喷砂。 复合材料的断裂能量略高于界面粘接前涂层处理后的未涂层复合材料。 如图4所示，界面断裂能量随着砂纸和喷砂筛目数的增加而逐渐减小。 表面处理后引入的缺陷较多，降低了抗剪应力的能力，因此表面处理后界面断裂能量降低。
对于键合系统，通常有四种主要的失效模式：键合界面失效、内聚失效、基体失效和混合失效，所有这些模式对于本文研究的双材料界面都是可能的。 当接口具有多种故障模式时【了解更多'塑料'、'工程塑料'、'改性塑料'等行业知识，海量材料超物理性能表，超强材料选型案例，降本增效解决方案，欢迎到“塑料库网”了解！ 用于提高接口性能的方法也更加复杂。 虽然提出了不同的改善界面性能的方法，但内部机理尚不明确，提高一种失效模式的抗性可能会降低系统对其他失效模式的抗性，因此需要找到最优异的性能改进方法，以保证复合材料在复杂工况下的安全性。
图3 不同界面处理下双材料节点典型曲线和峰值力的比较。
图4 不同界面处理下双材料接头典型曲线和峰值力的比较。
该研究发表在Composite Structures上，题为“Study on the Interfacial Properties of Bi-Material Structures Manufactured by Injection Molding After Compression”。
如果您在工作中需要选材服务，欢迎您随时与我们联系 [email protected]。
更多选材建议、产品设计缺陷解决方案、材料物理性能表，请访问@PlasticLibrary.com。
如果您觉得这篇文章对您有帮助，请点赞评论并关注，非常感谢！