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1、第43卷第12期當(dāng)代化工Vo1．43，No．122014年12月ContemporaryChemicalIndustryDecember，2014纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的攪拌摩擦焊研究方立高，夏春，李建萍(南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院，江西南昌330063)摘要：利用攪拌摩擦焊實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的焊接，獲得了焊接接頭力學(xué)性能并分析了接頭形成和斷裂機(jī)制。結(jié)果表明，由于攪拌摩擦焊過(guò)程中攪拌針的摩擦剪切及對(duì)塑化材料的擠壓作用，使樹(shù)脂基體發(fā)生塑化并帶動(dòng)碳纖維遷移形成焊接接頭，在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度950r／min，焊接速度38mm／min時(shí)，接頭拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到5
2、2．43MPa，接近母材強(qiáng)度的5l％，焊接接頭的斷裂機(jī)制主要為基體剪切斷裂和纖維一基體界面脫粘。關(guān)鍵詞：纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料；攪拌摩擦焊；力學(xué)性能中圖分類號(hào)：TB33文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671—0460(2014)12—2483—03Research0nOfFrictionStirWelding0fFiberReinforeedResinMatrixComposites4ⅣGLi-gao，Ch“，LIJian-ping(SchoolofAeronauticalManufacturingEngineering，NanchangHangkongUniver
3、sity,JiangxiNanchang330063，China)Abstract：Fiberreinforcedresinmatrixcompositeswereweldedbyfrictionstirweldingprocess，andtheiointformationandfracturemechanismwerestudied．Theresultsshowthatwellweldediointcanbeobtainedwhentheresinisfullyplasticizingmigrated，whichisattributedtotheextrus
4、ionoffrictionforthefrictionstirneedleandsqueezingeffectofplasticizingmaterial；Jointstrengthof52．43MPacanbeachieved．a(chǎn)ndapproximately51％ofthebasematerial，whentherotationalspeedis950r／min，weldingspeedis38mm／min．Themicro—fracturemechanismoftheointisthematrixshearfractureandinterfacialde
5、bondingoffibreandthematrix．Keywords：Fiberreinforcedresinmatrixcomposites；Frictionstirwelding；Mechanicalproperty纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比剛度于1991年發(fā)明的一種新穎而有潛力的焊接方法，被高，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，抗疲勞斷裂性能好，耐腐蝕，結(jié)譽(yù)為“世界焊接史上的第二次革命”。與傳統(tǒng)焊接方構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好，便于大面積整體成形以及特殊的法相比，攪拌摩擦焊的熱源來(lái)自攪拌頭與工件間的電磁性能等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)]，已成為繼鋁、鋼、鈦之摩擦，具有接頭質(zhì)量高、焊接過(guò)程綠色
6、和焊接變形后迅速發(fā)展的第四大航空結(jié)構(gòu)材料，其用量被認(rèn)為小、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)內(nèi)外引起了廣泛的重視，是評(píng)價(jià)飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志，也是我國(guó)航空取得可喜進(jìn)展，但主要都限于金屬或金屬基復(fù)合材工業(yè)發(fā)展的迫切需求口?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著航空工業(yè)料的研究與應(yīng)用方面。本文采用攪拌摩擦焊技術(shù)對(duì)的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)中將不可避免地需要實(shí)現(xiàn)纖維增強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料進(jìn)行焊接，在焊接工藝優(yōu)樹(shù)脂基復(fù)合材料的連接。目前常的連接方法有膠接、化的基礎(chǔ)上，研究其組織性能，以期為纖維增強(qiáng)樹(shù)機(jī)械連接。膠接接頭強(qiáng)度低、性能可重復(fù)性差，受脂基復(fù)合材料在飛機(jī)上的擴(kuò)展應(yīng)用提供技術(shù)儲(chǔ)備。環(huán)境和人為因素影響大。機(jī)械
7、連接給接頭引入了缺1實(shí)驗(yàn)材料及方法陷，在連接部位容易形成應(yīng)力集中，使得材料的性能降低，另外連接件的加入使接頭的重量增加，不實(shí)驗(yàn)選用的纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料為2．5能滿足航空航天對(duì)材料的苛刻要求。因此，對(duì)纖維mm厚的碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮(CF—PEEK)板材。增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的焊接技術(shù)研究很有必要。使用自制的龍門(mén)式數(shù)控?cái)嚢枘Σ梁笝C(jī)和工裝夾攪拌摩擦焊(FrictionStirWelding，簡(jiǎn)稱FSW)具進(jìn)行攪拌摩擦焊實(shí)驗(yàn)，選用左螺紋攪拌針，攪拌是英國(guó)焊接研究所(TheWeldingInstitute，簡(jiǎn)稱TWI)頭軸肩直徑12mm，攪拌針直徑3／'tim、長(zhǎng)度2
8、．3mm?；痦?xiàng)目：航空科學(xué)基金項(xiàng)目，
