老化环境对碳纤维增强聚醚酰亚胺树脂基复合材料超声焊接头性能的影响
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沈阳航空航天大学,材料科学与工程学院,辽宁 沈阳 110136

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国家自然科学基金资助项目(51403129);辽宁省兴辽英才计划项目(XLYC1907019);辽宁省教育厅面上项目(LJKZ0171);大学生创新创业训练项目(X202110143014, S202210143012)


Effects of aging environment on ultrasonic welding joint properties of carbon fiber reinforced polyether imide resin matrix composites
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    摘要:

    超声焊接技术因其高效、环保被认为是复合材料连接的有效方式之一。复合材料超声焊接头在不同使用环境下可能会存在一定的老化效应。本文以碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料(CF/PEI)超声焊接头作为研究对象,采用单搭接剪切强度(LSS)和接头破坏形貌的扫描电子显微镜(SEM)观察的方法对CF/PEI复合材料超声焊接头在高温、水煮和湿热环境下的老化性能进行评估。研究结果表明:复合材料超声焊接头单搭接剪切强度在较高温度下(110℃-170℃)存放5小时、吸水率在1%以上及湿热环境下(30℃,湿度50%)存放不同时间(5-15天)后均出现明显下降。

    Abstract:

    Ultrasonic welding is considered to be one of the effective ways to join composite materials because of its high efficiency and environmental protection. The ultrasonic welded joint of composite materials may have certain aging effect under different use environments. In this study, the ultrasonic welded joint of carbon fiber reinforced polyetherimide composite (CF/PEI) was taken as the research object. The aging performance of CF/PEI composite ultrasonic welded joint was evaluated by scanning electron microscopy (SEM) observation of single lapping shear strength(LSS) and joint failure morphology under high temperature, boiling and humid heat environment. The results show that the single lap shear strength of the ultrasonic welded joint decreases significantly after storage at a high temperature (110℃-170℃) for 5 hours, water absorption above 1%, and storage at a hot and humid environment (30℃, humidity 50%) for different periods (5-15 days).

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  • 收稿日期:2022-09-06
  • 最后修改日期:2022-11-27
  • 录用日期:2022-12-08
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