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1、航空學(xué)報(bào)Jun252014Vol35No61724—1732ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducahkxb@buaaeduca鈦表面陽極氧化處理對(duì)TA2／聚醚醚酮(PEEK)粘結(jié)性能的影響徐飛1，潘蕾h+，白云瑞1，曹佳夢(mèng)1，陶杰1，陶海軍1，蔡雷21．南京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京2100162．江蘇呈飛精密合金有限公司，江蘇南京212312摘要：為了改善TA2／Cf／PEEK纖維金屬混雜層板中TA2／PEEK的界
2、面粘結(jié)性能，利用NaTESi恒壓陽極氧化法對(duì)TA2板進(jìn)行表面改性。首先通過正交試驗(yàn)對(duì)陽極氧化工藝進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)不同處理工藝的TA2板表面進(jìn)行了XRD、SEM分析以及粗糙度的表征；其次，研究了鈦板表面改性對(duì)TA2，／PEEK界面結(jié)合強(qiáng)度及斷裂韌性的影響。結(jié)合掃描電鏡圖進(jìn)行表面粗糙度及剪切強(qiáng)度的極差分析，發(fā)現(xiàn)隨著陽極氧化時(shí)間的增長(zhǎng)，表面粗糙度減小，TA2／PEEK接頭的單搭剪切強(qiáng)度下降。對(duì)不同工藝下單搭接頭的拉伸剪切強(qiáng)度進(jìn)行比較后，確定了利于提高TA2／PEEK界面結(jié)合強(qiáng)度的最優(yōu)工藝為恒壓10V、在35℃下陽極氧化10rain；該種工藝處理后的鈦板表面粗
3、糙度為1．34弘m，其表面形貌為納米顆粒，粒徑尺寸為100～200nil]，在陽極氧化時(shí)間為10min、電壓為10V時(shí)，其表面納米顆粒分布最為均勻，該種形貌下制備的TA2／PEEK界面剪切強(qiáng)度達(dá)到19MPa，失效模式為混合破壞；通過載荷位移曲線、R曲線，對(duì)此工藝下TA2／PEEK界面I型層間斷裂韌性進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)其平均能量釋放率為188．1J／m2，相比于未經(jīng)表面處理的試樣增加了103．1％，陽極氧化工藝處理后的TA2／PEEK界面抗分層能力更好。關(guān)鍵詞：TA2；陽極氧化；聚醚醚酮；界面；雙懸臂梁；斷裂韌性中圖分類號(hào)：V261．93；TB332文
4、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：10006893(2014)06172409纖維金屬層板(FiberReinforcedMetalLaininates，F(xiàn)MLs)是一種由金屬薄板和纖維復(fù)合材料熱壓固化而成的層問混雜復(fù)合材料，具有優(yōu)良TA2／PEEK的界面結(jié)合狀態(tài)是完善TA2／C，／PEEK超混雜層板制備工藝的重要技術(shù)基礎(chǔ)。鈦合金表面處理方法較多，具體可分為：機(jī)械的疲勞性能，耐腐蝕、阻燃、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)口1。相方法、化學(xué)方法、電化學(xué)方法和物理方法等。其比于熱固性FMLs，熱塑性FMLs具有較好的韌性、易成型且能回收利用等優(yōu)點(diǎn)Ez3，但熱塑性樹脂表面能較低，不利于
5、粘結(jié)。TA2／C，／PEEK層板作為一種新型熱塑性纖維金屬層板E。I，需要針對(duì)TA2／PEEK弱界面層進(jìn)行界面優(yōu)化阻]，而鈦的表面處理工藝對(duì)TA2／PEEK結(jié)合強(qiáng)度的影響直接制約著鈦板與預(yù)浸料的結(jié)合強(qiáng)度E?，改善中，機(jī)械方法由于操作簡(jiǎn)單而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，但這種方法處理后粘結(jié)界面濕熱耐久性較差。陽極氧化法處理的鈦合金表面粗糙度較化學(xué)法而言更大，易于與樹脂形成機(jī)械連接。物理方法實(shí)用性低，應(yīng)用較少。自1973年波音公司發(fā)明了鈦合金鉻酸陽極化工藝以來，電化學(xué)方法處理鈦合金膠接表面的研究得到了迅速發(fā)展。研究人員對(duì)收稿日期：2013-07—15j退修日期：
6、2013—08—21j錄用日期：2013—10-26j網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2013-11—1809：56網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V201311180956004html基金項(xiàng)目：國(guó)家“863”計(jì)劃；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(NS2012056)*通訊作者Tel：025—52112626E-mail：bettypan@nuaa．educn現(xiàn)屬格式XuF，PanL，BaiYR，etalEffectsoftitaniumsurfaceanodizationonadhesivebondingpropertie
7、sofTA2／polyetheretherketone(PEEK)／22ActaAeronaut，caetAstronaut，caSin／ca，2014，35(6)：1724—1732鐐飛，潘營(yíng)，自Z-瑞，等鈦表面啦彀氧化處理對(duì)TA2Y象醚醚酶(PEEK)糙結(jié)性能的影響!如航空學(xué)報(bào)，2014，35(6)：1724．1732徐飛等：鈦表面陽極氧化處理對(duì)TA2／聚醚醚酮(PEEK)粘結(jié)性能的影響包括CAA(ChromicAcidAnodization)、HPA(HydrogenPeroxideAnodization)、SHA(SodiumHydroxi
8、deAnodization)及NaTESi[61在內(nèi)的幾種鈦合金表面處理工藝進(jìn)行了不同程度的研究。由于鈦是強(qiáng)烈吸氫的元素，
