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日本与东北大学发表无需粘合剂即可实现CFRP/钛合金高强度接合的研究成果

发布时间:2022-06-08收藏本文关闭本文

在航空航天行业,由于增材制造(AM)备受关注,特别是碳纤维增强塑料(CFRP)和金属的多材料化是利用 3D 打印技术实现结构件重量减轻和增加 AM 附加值的关键问题。东北大学研究生院工学研究科和流体科学研究所宣布,与JAMCO株式会社共同开发了在3D积层造型的金属基板上直接压接CFRP的接合材料,表现出与当前粘接剂接合同等以上的剪切粘接强度。 

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东北大学工程研究生院的联合研究小组,在研究中采用选择性激光熔化(Selective Laser MeltingSLM)方式,在钛合金板的表面3D打印圆柱状突起造型,圆柱状突起的表面结构能够有效地将剪切载荷传递到压接的CFRP上。将CFRP预浸料插入经过3D打印造型处理的钛合金板和CFRP板之间,一边加热一边压接,成功制造了CFRP/钛合金接合材料。CFRP板和圆柱状突起通过插在其中的CFRP预浸料接合在一起,从而抑制了CFRP/钛合金界面处的断裂(界面剥离),剪切粘接强度20.6MPa,这一数字与将CFRP压接在市售的钛合金板上的接合体相比提高了64%。实现了与当前粘合剂粘接同等或更高的水平。

 

本研究是日本国家新能源与产业技术开发机构(NEDO)的领先研究计划“开发多材料3D粘接和最佳成型技术,实现比航空领域现有粘接更高的可靠性”的成果。

 

根据CFRP的形状和特性,对金属表面结构进行优化,结合本项目成果,将来有望实现实用构件的多材料化,同时获得兼顾设计灵活性和材料特性的产品制造技术,在实现轻量化的同时,显著减少加工废料和能源消耗的产生。

 

(资料来源:中冶有色金属技术网)