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德国开发碳纤维复合材料/铝轻质材料连接的新技术
发布日期:2018-12-17  来源:中国航空信息网  浏览次数:1676
 
 基于流行的轻质建筑的概念,由轻质金属和纤维复合材料组成的连接件代表了理想的材料组合方式。然而,由于两种材料表现出不同的电化学电位,在复合材料中存在接触腐蚀的危险。在DFG研究项目中,德国弗劳恩霍夫研究院先进材料与制造技术研究所与德国法塞尔学院合作,开发了一系列连接铝合金与碳纤维材料的新技术。通过在碳纤维复合材料构件上加置耐温保护层,可以防止复合材料中电化学腐蚀的发生。同时,这一保护层也确保了连接的牢固性。

 

 

       纤维复合材料和轻质材料的结合对所有已有的连接技术提出了新的挑战。除了需要保持高的连接强度外, 连接本身不应增加任何额外的重量, 两种材料都必须防止接触腐蚀的发生。除了粘结或铆接的组合连接方式外,这里提出的混合高压压铸提供了一种新的方法来减轻重量,同时会永久防止接触腐蚀的问题。

 

       在新开发的工艺中,浇注之前, 碳纤维材料结构涂覆有高温稳定的塑料(PEEK),直到达到大约550℃的温度,PEEK才会开始显著分解。在后续的铸造工艺步骤中,将碳纤维复合材料组件放入高压铸造模具中,并在700℃左右的温度下,在塑料区域内铸造铝合金。尽管存在温度差异,只要选择合适的工艺和材料,塑料就可以被集成到铸件中,而不会影响塑料的性能。因此,通过铸造工艺两种材料之间就建立了稳定的连接,不需要耗时的加工步骤或接合表面的预处理。

 

       在汽车、航空航天、风能和体育设备等许多领域以及传统机械结构中,对混合材料的需求很高。对于大需求量生产,需要高效率的系列化制造。

 

       为了满足这些需求,开发团队从飞机制造中选择一个大量安装的支架进行可行性研究。开发团队的目标是进一步开发基于该组件的混合铸造技术,为铝合金高压铸造提供一个新的工艺窗口,以便能够大量实现碳纤维复合材料和铝合金之间的混合连接,实现系列化生产。

 

       针对混合铸造领域的研究,德国弗劳恩霍夫研究院先进材料与制造技术研究所配备了两个高压铸造设备以及工业系列生产规模的周边设备。有了这些设备,该所将成为德国铸造技术领域最大的校外研究机构。

 
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