材料科学论文_Al-碳纤维增强聚丙烯混合帽型梁

文章摘要:金属-复合材料混合结构在热模压成形中将不可避免地出现材料破裂、回弹、分层、厚度减薄以及起皱等缺陷，同时织物增强复合材料在热模压过程受到压边力的约束还会发生纤维剪切变形，上述工艺缺陷和纤维剪切变形行为都将对后续的结构性能造成显著影响。然而，混合结构在成形过程中的缺陷无法直接观测，成形后采用机械切割方法探究成形缺陷可能造成材料二次损伤。更重要的是，切割后的试件无法继续开展后续的结构性能测试，导致成形性能与结构性能分析孤立开展，大大增加了产品失效的风险。本研究针对铝合金（Al）-碳纤维增强聚丙烯（Carbon fiber reinforced polypropylene， CF/PP）混合帽型梁的热模压成形特性及三点弯曲特性进行了实验研究。利用X射线扫描断层 （X-ray computed tomography， X-ray CT）无损检测技术从纤维夹角变化、厚度变化、分层和回弹变形4个方面探究了混合结构的成形性特性，进一步又通过静态三点弯曲实验探究了成形后混合帽型结构的抗弯曲性能。结果表明，Al-CF/PP在热模压过程中受到压边力的限制，CF/PP的纤维夹角将从初始的正交构型变换为非正交构型；厚度增加和厚度减薄的现象都有发生；圆角过渡区域分层现象十分明显；结构整体无明显的回弹变形；弯曲实验中混合结构发生了显著的塑性变形，实验结束时Al和CF/PP均出现了明显的断裂失效。

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项目基金:《无损检测》 网址: http://www.wsjczzs.cn/qikandaodu/2021/1109/691.html