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铝合金/玻璃钢粘接工艺性研究

作　者: 杨义军
导　师: 闫久春
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 胶粘剂粘接工艺铝合金玻璃钢
分类号: TG49
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

作为一种连接方法,粘接技术在航空航天产品上有着广泛应用,如航天器上的玻璃钢防热层与铝合金之间就常采用粘接方式连接。因防热层需要高温固化才能成型,铝合金和防热层材料的线膨胀系数又不同,在生产过程中,产品的粘结区域会因热胀冷缩效应而形成较大的内应力。特别当铝合金表面喷上涂层后,这种内应力会造成防热层或铝合金与涂层之间发生脱粘现象。本文以铝合金和玻璃钢复合材料的粘接为对象,选取了5种高温环氧型胶粘剂。主要分析了粘接接头的剪切性能、扯离性能、冷热交变试验后和湿热老化试验后的剪切性能和扯离性能。综合来看,以J-116的综合粘接性能最优。分析了胶层厚度、表面处理方式、被粘接物的性质与厚度、复合材料表面纤维铺层方向对粘结接头强度的影响。当胶层达到一定厚度(>0.15mm)后,随胶层厚度的继续增厚,胶接接头的剪切强度逐渐下降。但是如果胶层厚度太小(<0.15mm),接头的剪切强度也很小。胶层厚度的理想值为0.15-0.3mm。试片表面经机械打磨以后能达到较满意的效果。铝合金试片在经过磷酸阳极化处理后,其粘接接头的拉剪强度能大幅提高。被粘物的厚度越大,则应力集中系数越小,胶接接头的剪切强度越大。为获得较好的粘接强度,复合材料胶接表面纤维的轴向最好与载荷方向一致。在产品上的应用情况表明,J-116能完全满足铝壳体与玻璃钢之间的粘接强度要求。但在喷有吸波材料部位,受吸波材料自身强度太小的影响,脱粘情况成为常见现象,可以采取后续灌胶处理。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-14
  1.1 铝合金与复合材料粘接技术研究现状  9-10
  1.2 胶粘剂在航空航天领域的应用情况  10-13
    1.2.1 航天器结构粘接用胶粘剂  10-12
    1.2.2 航天器非结构粘接用胶粘剂  12-13
  1.3 本文研究的主要问题  13-14
第2章试验材料与试验方法  14-18
  2.1 母材的选择  14
  2.2 粘接接头性能试验方法  14-17
    2.2.1 拉伸剪切强度试验方法  14-16
    2.2.2 扯离强度试验方法  16-17
  2.3 试验设备  17-18
第3章不同胶粘剂粘接性能测试结果及分析  18-34
  3.1 胶粘剂的分类  18-20
  3.2 胶粘剂的性能要求  20-21
  3.3 胶粘剂的选择  21-24
  3.4 各胶粘剂的粘接工艺  24-26
    3.4.1 剪切强度试样粘接工艺  24-25
    3.4.2 扯离强度试样粘接工艺  25-26
  3.5 粘接接头剪切性能测试结果及分析  26-28
    3.5.1 剪切强度测试结果及分析  26-27
    3.5.2 冷热交变试验后的剪切强度测试结果及分析  27
    3.5.3 湿热老化试验后的常温剪切强度  27-28
  3.6 粘接接头扯离性能测试结果及分析  28-29
    3.6.1 常规扯离强度  28
    3.6.2 冷热交变试验后的扯离强度  28-29
    3.6.3 湿热老化试验后的扯离强度  29
  3.7 综合性能分析  29-30
  3.8 断裂接头微观结构分析  30-33
    3.8.1 J-116 拉剪试样截面微观照片分析  30-31
    3.8.2 J-99A拉剪试样截面微观照片分析  31-32
    3.8.3 自力-2 拉剪试样截面微观照片分析  32-33
  3.9 本章小结  33-34
第4章影响粘接接头性能的因素分析  34-39
  4.1 复合材料试片表面处理方式对粘接性能的影响  34-35
  4.2 铝合金试片表面处理方式对粘接性能的影响  35-36
  4.3 胶层厚度对粘接性能的影响  36
  4.4 复合材料的性质与厚度对粘接强度的影响  36-37
  4.5 复合材料表面纤维铺层方向对粘接性能的影响  37
  4.6 固化工艺对复合材料粘接性能的影响  37
  4.7 本章小结  37-39
第5章粘接工艺在产品中的应用  39-46
  5.1 J-116 在铝合金/玻璃钢缠绕制品上的应用  39-40
    5.1.1 产品结构特点及外形尺寸  39
    5.1.2 粘接工艺  39-40
    5.1.3 粘接质量的检测  40
  5.2 J-116 在铝合金/吸波涂层/玻璃钢缠绕制品上的应用  40-44
    5.2.1 产品结构特点及外形  40-41
    5.2.2 粘接工艺  41
    5.2.3 粘接质量的检测  41-42
    5.2.4 粘接质量的分析  42-44
    5.2.5 粘接质量的保证  44
  5.3 本章小结  44-46
结论  46-47
参考文献  47-51
攻读学位期间发表的学术论文  51-52
致谢  52

铝合金/玻璃钢粘接工艺性研究

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