玻璃纤维增强树脂_镁合金叠层板及其成型方法和性能研究

《玻璃纤维增强树脂_镁合金叠层板及其成型方法和性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、玻璃纤维增强树脂/镁合金叠层板及其成型方法和性能研究重庆大学博士学位论文学生姓名：张玺指导教师：谢卫东教授专业：材料科学与工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一七年十月ResearchonGlassFiberReinforcedResin/MagnesiumLaminateanditsFormingProcessandPropertiesAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofEngineeringByZhang

2、XiSupervisedbyProf.XieWeidongSpeciality:MaterialScienceandEngineeringCollegeofMaterialScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaOctober,2017中文摘要摘要镁合金作为最轻的金属结构材料之一，具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性能和电磁屏蔽性优良、导热性能和成型性能好、易于回收等优点，被广泛的应用于汽车交通、航空航天、电子通讯等行业中。然而镁合金性质活泼，耐腐蚀性能差，严重的制约了其应用范围。以玻璃纤维增

3、强铝合金叠层板（GlassReinforcedAluminumLaminates，GLARE）为代表的纤维金属层板可充分发挥金属板材、纤维增强复合材料的优点并在相当程度上抑制各自的弱点，具有高损伤容限、轻量化、耐火、耐腐蚀等系列显著优点，已成功应用于空客A380和波音777飞机制造等领域。同为优秀轻量化材料的镁合金和玻璃纤维增强树脂复合材料在强度、耐腐蚀性、损伤容限等方面有很好的互补性，二者的复合可趋利避害，创出新材料或新特性。本论文借鉴航空用GLARE获得高性能的技巧，以及铝塑板、覆铜板等实现高效率、低成本制造的方法，致力于构建发展纤维增强树脂/镁合金叠层复合板（Gla

4、ssFiberReinforcedResin/MagnesiumLaminate，GFRR/Mg）的技术基础。本论文本研究致力于发展轻质、高性能的纤维增强镁合金叠层板新材料，以及探寻镁合金高质量、低成本防腐的新途径。论文重点研究了镁合金板表面改性、纤维增强树脂/镁合金叠层板结构设计和成型方法、结合区界面特性及其调控、叠层板损伤行为和腐蚀行为等内容。论文主要研究工作及结果如下：1.分析了纤维金属层板叠层方法对于镁合金板表面要求，研究并初步掌握了磷酸盐、高锰酸盐-磷酸盐化学改性法获得致密、均匀转化膜层的镁合金表面改性方法。化学改性实验及膜层微观组织结构观察分析结果表明，镁合金

5、表面磷酸盐和高锰酸盐-磷酸盐改性处理的最佳时间均为5分钟，此时镁合金表面磷酸盐转化膜呈上层疏松多孔、下层致密均匀的双层结构，高锰酸盐-磷酸盐转化膜呈规则致密的网状单层膜；镁合金表面磷酸盐转化膜的主要化学成分为Zn3(PO4)2·4H2O、Mg3(PO4)2、MgMoO4、ZnO等盐类或氧化物，高锰酸盐-磷酸盐转化膜的主要化学成分为Mg3(PO4)2、MgMn2O4、AlPO4等盐类。镁合金对环氧树脂及水的动态润湿行为实验、分析结果表明，经磷酸盐、高锰酸盐-磷酸盐改性处理后，镁合金润湿性得到改善，表面能分别比仅打磨处理的镁合金高50%和64.6%。镁合金化学改性前的表面粗糙

6、度对磷酸盐和高锰酸盐-磷酸盐改性后镁合金的润湿性影响不大。2.研究并设计出了两种结构的纤维增强树脂/镁合金叠层复合板，实验并优化出了叠层成型方法。两种结构的纤维增强树脂/镁合金叠层复合板分别为：致力于获得轻质、高性能的“2+3”玻璃纤维增强树脂/镁合金叠层板（两层玻璃纤维预浸I重庆大学博士学位论文料与三层镁合金板交替叠层复合）；致力于发展镁合金高质量、低成本防腐新途径的“2+1”玻璃纤维增强树脂/镁合金叠层板（两层玻璃纤维预浸料包覆一层镁合金板）。研究获得的叠层成型工艺包括：镁合金板与纤维增强树脂预浸料直接粘接热压成型；通过改性聚丙烯热熔膜间接粘接热压成型等。叠层板横截面

7、SEM图像显示，叠层复合成型后，化学改性的镁合金板制备的叠层板中，磷化膜层厚度约为20μm，高锰酸盐-磷酸盐转化膜的厚度约为6μm。直接粘接的叠层板界面结合区存在少许空洞、裂缝等缺陷，使用改性聚丙烯膜间接粘接的叠层板界面结合区结构致密，缺陷少。3.测试分析了“2+3”玻璃纤维增强树脂/镁合金叠层板的力学性能，研究并初步揭示了镁合金表面改性和叠层板粘接类型对叠层板力学性能的影响规律。结果表明，使用改性聚丙烯膜间接粘接热压成型的“2+3”叠层板的抗拉强度比直接粘接热压成型的叠层板高8.7%，弯曲强度高4.5%，层间剪切强度和界面断