復合材料膠接維修中的機械嵌鎖理論研究

摘要：膠接維修是飛機復合材料維修的主要方式,膠接結合機理研究表明,機械嵌鎖、靜電吸附、化學結合是影響界面結合強度和維修效果的三大主要因素。然而,各種要素相互干擾,無法研究單因素結合機理在膠接中的作用。利用低表面能的氟碳助劑,在激光處理(Laser,LA)和拋光(Polish,PO)處理的復合材料層合板表面形成一層CF膜,采用激光共聚焦顯微鏡(LSCM)觀察表面形貌和粗糙度,表征機械嵌鎖作用;接觸角計算表面自由能表征靜電吸附作用;X射線光電子能譜(XPS)表征化學結合作用;單搭接剪切測試界面結合強度。結果表明,氟碳助劑處理后的表面形貌和粗糙度幾乎無變化,PO-CF和LA-CF試樣的表面能降低到10mJ/m2左右,接觸角升高到115°左右,能譜測試的C1s分峰譜圖位置和強度相同。單搭接剪切力學性能測試結果表明,在靜電吸附和化學結合作用相同的前提下,LA-CF樣比PO-CF樣的剪切強度大8.1MPa,說明在本實驗的界面結合機理研究中,機械嵌鎖比靜電吸附和化學結合所起到的作用要大。