钛表面阳极氧化处理对TA2∕聚醚醚酮(PEEK)粘结性能的影响.pdf

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1、航空学报Jun252014Vol35No61724—1732ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxbbuaaeducahkxb@buaaeduca钛表面阳极氧化处理对TA2／聚醚醚酮(PEEK)粘结性能的影响徐飞1，潘蕾h+，白云瑞1，曹佳梦1，陶杰1，陶海军1，蔡雷21．南京航空航天大学材料科学与技术学院，江苏南京2100162．江苏呈飞精密合金有限公司，江苏南京212312摘要：为了改善TA2／Cf／PEEK纤维金属混杂层板中TA2／PEEK的界

2、面粘结性能，利用NaTESi恒压阳极氧化法对TA2板进行表面改性。首先通过正交试验对阳极氧化工艺进行优化，对不同处理工艺的TA2板表面进行了XRD、SEM分析以及粗糙度的表征；其次，研究了钛板表面改性对TA2，／PEEK界面结合强度及断裂韧性的影响。结合扫描电镜图进行表面粗糙度及剪切强度的极差分析，发现随着阳极氧化时间的增长，表面粗糙度减小，TA2／PEEK接头的单搭剪切强度下降。对不同工艺下单搭接头的拉伸剪切强度进行比较后，确定了利于提高TA2／PEEK界面结合强度的最优工艺为恒压10V、在35℃下阳极氧化10rain；该种工艺处理后的钛板表面粗

3、糙度为1．34弘m，其表面形貌为纳米颗粒，粒径尺寸为100～200nil]，在阳极氧化时间为10min、电压为10V时，其表面纳米颗粒分布最为均匀，该种形貌下制备的TA2／PEEK界面剪切强度达到19MPa，失效模式为混合破坏；通过载荷位移曲线、R曲线，对此工艺下TA2／PEEK界面I型层间断裂韧性进行了表征，发现其平均能量释放率为188．1J／m2，相比于未经表面处理的试样增加了103．1％，阳极氧化工艺处理后的TA2／PEEK界面抗分层能力更好。关键词：TA2；阳极氧化；聚醚醚酮；界面；双悬臂梁；断裂韧性中图分类号：V261．93；TB332文

4、献标识码：A文章编号：10006893(2014)06172409纤维金属层板(FiberReinforcedMetalLaininates，FMLs)是一种由金属薄板和纤维复合材料热压固化而成的层问混杂复合材料，具有优良TA2／PEEK的界面结合状态是完善TA2／C，／PEEK超混杂层板制备工艺的重要技术基础。钛合金表面处理方法较多，具体可分为：机械的疲劳性能，耐腐蚀、阻燃、耐冲击等优点口1。相方法、化学方法、电化学方法和物理方法等。其比于热固性FMLs，热塑性FMLs具有较好的韧性、易成型且能回收利用等优点Ez3，但热塑性树脂表面能较低，不利于

5、粘结。TA2／C，／PEEK层板作为一种新型热塑性纤维金属层板E。I，需要针对TA2／PEEK弱界面层进行界面优化阻]，而钛的表面处理工艺对TA2／PEEK结合强度的影响直接制约着钛板与预浸料的结合强度E⋯，改善中，机械方法由于操作简单而广泛应用于工业生产，但这种方法处理后粘结界面湿热耐久性较差。阳极氧化法处理的钛合金表面粗糙度较化学法而言更大，易于与树脂形成机械连接。物理方法实用性低，应用较少。自1973年波音公司发明了钛合金铬酸阳极化工艺以来，电化学方法处理钛合金胶接表面的研究得到了迅速发展。研究人员对收稿日期：2013-07—15j退修日期：

6、2013—08—21j录用日期：2013—10-26j网络出版时间：2013-11—1809：56网络出版地址：WWWcnkinet／kcms／detail／111929V201311180956004html基金项目：国家“863”计划；中央高校基本科研业务费专项资金(NS2012056)*通讯作者Tel：025—52112626E-mail：bettypan@nuaa．educn现属格式XuF，PanL，BaiYR，etalEffectsoftitaniumsurfaceanodizationonadhesivebondingpropertie

7、sofTA2／polyetheretherketone(PEEK)／22ActaAeronaut，caetAstronaut，caSin／ca，2014，35(6)：1724—1732镣飞，潘营，自Z-瑞，等钛表面啦彀氧化处理对TA2Y象醚醚酶(PEEK)糙结性能的影响!如航空学报，2014，35(6)：1724．1732徐飞等：钛表面阳极氧化处理对TA2／聚醚醚酮(PEEK)粘结性能的影响包括CAA(ChromicAcidAnodization)、HPA(HydrogenPeroxideAnodization)、SHA(SodiumHydroxi

8、deAnodization)及NaTESi[61在内的几种钛合金表面处理工艺进行了不同程度的研究。由于钛是强烈吸氢的元素，