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碳—尼龙纤维混杂改性水泥基复合材料的研究
优质期刊推荐碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究--《郑州大学》2015年硕士论文
碳纤维增强尼龙66复合材料的超声波焊接工艺研究
【摘要】：现代汽车工业需要生产出更安全和更可靠的产品来满足政府和消费者的需求,为了提高燃油经济性并减少尾气排放,轻量化车身是一个很好的解决方案。所以越来越多的轻质材料如铝合金、镁合金,尤其是尼龙及尼龙复合材料被使用在车身上来减轻汽车的重量。碳纤维增强尼龙复合材粒是一种高性能的新型材料,它具有优异的力学性能,强度高,比重小,可广泛用于汽车工业,航空航天等新兴领域。在汽车生产中获得一种高效可靠的连接方法用于尼龙复合材料十分必要。超声波焊接是一种有效的热塑性塑料的连接手段,焊接具有速度快、效率高、能耗低,操作方便,宜于实现自动化等优点,在汽车、电子等领域得到了广泛应用。因此,对于碳纤维增强尼龙复合材料,超声波焊接是可能是一种有效的连接方法。本工作首先研究超声波的焊接参数如时间,压力等对碳纤维增强尼龙66复合材料焊接强度的影响,发现在0.15MPa下,2.1s时可是达到最佳的焊接强度。其次对焊接接头的微观结构,焊接过程进行系通研究。焊接接头的结构可以分为基体区,热影响区,熔合区。熔合区的厚度增加会使焊接的强度提高,当焊接能量过多时,焊接接头的上表面塌陷,多孔区的厚度增加,都会造成焊接接头的强度下降。为了得到适合的焊接质量控制方法,以焊核的尺寸来评估焊接质量的好坏,在合适的焊接参数下,焊核面积要达到380mm2才能够使焊接强度满足要求,达到5.2k N以上。在尼龙66中加入短碳纤维能够使复合材料的拉伸强度,拉伸模量都有较大提高,改善尼龙66的性能。通过DMA分析,发现随着碳纤维含量的增加,复合材料储能模量和损耗模量增加。储能模量高可以使更多的振动能量被传递到焊接面,损耗模量高在焊接过程中可以使材料将更多的振动能耗散为热能。碳纤维质量分数为30 mass%复合材料,在两板的焊接界面吸收更多的能量,熔合区的厚度较大,熔合区的碳纤维含量也较多,焊接接头具有较高的焊接强度。碳纤维质量分数为30 mass%复合材料焊接结头多为焊接面剥离失效,40 mass%复材料焊接接头的失效形式为板材断裂,而尼龙66焊接接头为混合失效。因此,碳纤维质量分数为30 mass%的尼龙66复合材料具有最佳的超声波焊接性能。
【关键词】：
【学位授予单位】：郑州大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：U466;TG453.9【目录】：
摘要4-6英文摘要6-111 引言11-26 1.1 碳纤维增强尼龙66复合材料11-12 1.2 热塑性塑料的连接方法12-13 1.3 超声波焊接13-14 1.4 超声波焊接机构成14-18
1.4.1 超声波发生器14-15
1.4.2 声学系统15
1.4.3 加压系统15
1.4.4 程序控制器15-18 1.5 超声波焊接材料的特性18-19 1.6 超声波焊接工艺参数19-22
1.6.1 超声波的频率和振幅19-20
1.6.3 焊接时间20-21
1.6.4 焊接压力21
1.6.5 搭接长度和夹持位置21-22
1.6.6 熔深22
1.6.7 导能筋的影响22 1.7 超声波焊接接头的微观结构22-25
1.7.1 焊缝的微观结构23-24
1.7.2 纤维的影响24-25
1.7.3 气孔和材料降解25 1.8 本课题的研究内容25-262 试验材料和方法26-31 2.1 试验材料26 2.2 材料物理性能测试26-27 2.3 超声波焊接27-28 2.4 焊接强度检测28 2.5 焊接接头的微观结构28-29 2.6 焊接过程中焊件温度29-313 焊接参数对强度的影响31-45 3.1 焊接能量对强度的影响31-35 3.2 焊接熔深对强度的影响35-37 3.3 焊接压力对强度的影响37-38 3.4 焊接时间对强度的影响38-42
3.4.1 延迟时间对强度的影响38-40
3.4.2 保压时间对强度的影响40-42 3.5 碳纤维尼龙复合材料的最佳焊接参数42-43 3.6 本章小结43-454 焊接接头的微观结构对焊接强度的影响45-55 4.1 焊接接头微观结构45-49 4.2 焊接接头的形成机理49-52 4.3 焊头结构对焊接强度的影响52-53 4.4 本章小结53-555 焊接质量控制窗口和焊接接头失效形式55-64 5.1 焊接质量控制窗口55-57 5.2 焊接接头失效形式57-62 5.3 本章小结62-646 碳纤维含量对焊接质量的影响64-76 6.1 碳纤维含量对尼龙66复合材料性质的影响64-67 6.2 不同碳纤维含量尼龙66复合材料的焊接强度67-71 6.3 不同碳纤维含量复合材料的焊头微观结构71-73 6.4 不同碳纤维含量复合材料的焊接接头失效形式73-75 6.5 本章小结75-767 结论76-78参考文献78-81致谢81-82个人简历82
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静电法纺制尼龙6/66纳米纤维纱
介绍了一种制取连续纳米纤维纱的方法.该方法通过在液体的表面收集静电纺纳米纤维,然后将其卷绕到旋转的滚筒上即可得到连续的纱线.用此法将原料尼龙6/66纺制成直径为500nm以下的纤维构成的纱线,并分析了该纱线和纤维的外观形态、结晶结构及其力学性能等.研究发现,纱线是由平行排列的纳米级纤维组成的连续、均匀的纤维束,其表面有少量毛羽;纤维具有一定的结晶度,其晶体结构属于α晶型;初纺的纱线具有一定的强度和较大的伸长,经拉伸定型后,纱线的强度提高,伸长降低;该方法的最大产量为285m/h.
LIU Hong-bo
PAN Zhi-juan
WANG Jian-min
作者单位：
苏州大学材料工程学院,江苏,苏州,215021
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