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1、碳纤维复合材料与金属连接及接头力学性能测试141碳纤维复合材料与金属连接及接头力学性能测试TheJoiningofCarbon2FiberReinforcedCompositeMaterialandMetalsandtheTestonPropertyTestofJoint张雷,曲文卿,庄鸿寿(北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083)ZHANGLei,QUWen2qing,ZHUANGHong2shou(SchoolofMechanicalEngineering&Automation,BeijingUniversityofAeronautic
2、sandAstronautics,Beijing100083,China)摘要:碳纤维复合材料因其强度高、质量轻、导热性能出众,在外空间和核工业等领域中的关键部件中得以应用。碳纤维复合材料与金属主要是通过螺栓、胶结、钎焊或扩散焊连接在一起。其中,在钎焊过程中,多数钎料在这类复合材料表面并不润湿,通常采用活性钎料,在高温和高真空的条件下进行;钎料的种类不同,钎焊接头的强度差异也很大。本文对碳纤维复合材料与金属铜、钛、铌、铝等金属的连接方法和相关研究进展作了总结,对其接头的力学性能测试方法作了介绍,并对该领域的研究方向发展做了展望。关键词:碳纤维复合材料;金属
3、;接头力学性能测试文献标识码:A文章编号:100124381(2007)Suppl20141207Abstract:Carbon2fiberreinforcedcompositematerialisappliedinthekeycomponentsinthefieldofspaceexplosionandnuclearindustry,duetoitscharacterofhightension,lowweightandhighther2malconductivity1Thejointofcarbon2fiberreinforcedcompositemat
4、erialandmetalsismainlyformedbybondedwithbolt,paste,brazinganddiffusionbonding1However,mostbrazingfillerisnotwet2tedonthesurfaceofcarbon2fiberreinforcedcompositematerial,andso,activebrazingfillerise2mergedinthisprocessundertheatmosphereofhightemperatureandvacuum1furthermore,theinte
5、n2sionofjointsbehavedifferentlybetweenvariousfillers1Wemakeanconclusionofjoiningbetweenofcarbon2fiberreinforcedcompositematerialandcopper,titanium,niobiumandaluminum,introducethemethodstoevaluatetheperformanceofjoint,andpredictthedirectionofthisfielddevelopment1Keywords:carbon2fib
6、erreinforcedcomposite;metals;thepropertytestofjoint碳纤维复合材料(包括碳/碳复合材料和碳/碳化得以应用,这使它与其它金属的连接结构成为人们的硅复合材料)是指用碳纤维或石墨纤维为增强相,以碳必然考虑。由于碳或碳化物的熔点很高,因此不能用化硅、石墨化的树脂或用化学沉积的碳作为基体的复熔化焊的方法来进行焊接,只能采用钎焊或扩散焊等合材料。这种复合材料具有散热快、温度上升慢的特特殊办法;碳纤维复合材料的线膨胀系数低于大多数点,加上它耐高温、质量轻、抗腐蚀、较低的线膨胀系金属材料,接头极易在热应力作用下产生裂纹或断
7、裂;数、尺寸稳定、抗热振和抗烧蚀等有点,因此,特别适合碳纤维复合材料加热过程中会释放出大量的气体,严于制造高速车辆及飞机的刹车系统、导弹头、火箭的鼻重影响焊接工艺过程和接头质量,导致接头中产生大锥和喷管喉衬、航天飞机的鼻锥和翼前缘以及透平引量气孔和裂纹。擎部位等部件。尤其是最近波音公司推出的新一代由于碳纤维复合材料属于非金属材料,钎焊非常787客机,大量采用新型碳纤维复合材料,机身重量减困难,一般采用预先在碳纤维复合材料上采用镀敷、烧轻,耗油量减少,整体机身的强度却得到明显加强。此结、沉积等方法在表面上处理上一层金属粉末,然后再外,由于其特别低的中子激活能
8、、低的原子序数以及很进行常规的钎焊。还有一种方法是根据Ti,Zr等
