關于複合材料連接的方式

與傳統金屬材料相比，複合材料的連接方式可以分為機械連接、膠粘連接、焊接及混合連接等。

複合材料的膠接

膠接是複合材料結構主要連接方法之一，它是借助膠粘劑将零件連接成不可拆卸的整體。

膠接的優點

1. 無鑽孔引起的應力集中，連接效率高，結構輕；

2. 抗疲勞、密封、減振及絕緣性能好；

3. 有阻止裂紋擴展作用，破損安全性好；

4. 能獲得光滑氣動外形；

5. 不同材料連接無電偶腐蝕問題。

膠接的缺點

1. 膠接性能受環境(濕、熱、腐蝕介質)影響大，存在一定老化問題；

2. 膠接強度分散性大，剝離強度低，不能傳遞大的載荷；

3. 膠接表面在膠接前需作特殊的表面處理；

4. 被膠接件間配合公差要求嚴，需加溫加壓固化設備，修補較困難；

5. 質量控制比較困難；

6. 膠接後不可拆卸。

複合材料被粘物的表面處理

為了保證膠接質量，被粘物的表面應确保未附着潤滑劑、灰塵、腐蝕層、微生物等污染物，具有良好的表面潤濕性和表面能。在實際應用中，對被粘物的待膠接表面進行預處理，增加表面張力和表面粗糙度以及改變表面化學性質，與膠層形成更緊密地結合，是提高膠接接頭強度和耐久性最簡單、有效的途徑選擇正确的化學或物理表面處理方法非常重要。

常用的表面處理方法有機械處理、剝離層技術以及激光處理。

機械處理包括砂紙打磨、噴砂、針刺以及鋼絲刷打磨，由手工或者機器處理完成，比較簡單。剝離層是由某種纖維制成網格布，使其在層合闆上分層，并在複合材料粘合之前移除它。與機械處理相比，剝離層方法更費時。對被粘物的表面進行激光處理也是提高接頭強度的有效方法。

機械處理等表面處理方法比較簡單，剝離層要稍微複雜，這二者的作業成本都不高；激光處理對接頭性能的提升作用要明顯很多，但是作業成本比較高。實際應用中，需要根據基材、黏合劑選擇合适的表面處理方法。

複合材料的膠接失效模式

在膠接結構中，載荷沿着被粘物⁃界面層⁃膠層⁃界面層⁃被粘物的路徑傳遞，其中性能最薄弱的環節決定了結構的承載能力。較之于被粘接的複合材料構件，接頭部位的幾何形狀複雜、被粘物/界面層/黏合劑之間材料性能不同，容易産生較大的應力集中而失效。膠接接頭的失效模式有3種，即被粘物失效、膠層失效以及被粘物/膠層之間的界面層失效。

缺陷對複合材料膠接效果的影響

複合材料膠接接頭由于材料本身性能的非均質性和制造工藝的限制，微裂紋、氣泡、異物夾渣等缺陷在所難免，直接影響接頭強度、降低接頭質量，使得接頭力學性能的離散性較大。

參考資料：馮闖,趙廣慧.複合材料膠接接頭力學性能的研究進展[J].中國塑料, 2021,35(11):144-160.

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