【摘 要】
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纤维金属层板(Fiber Metal Laminates,简称FMLs)是一种由金属薄板和纤维交替铺叠,在一定的压力和温度下粘接固化而成的一种混杂复合材料。因此它既具备金属的韧性、延展性等特点,还兼具复合材料纤维的高强度、抗疲劳性以及低密度等优势。因此,FMLs是一种且潜力巨大的新型的复合材料,并且已经成为航空应用的热门材料之一。正是由于FMLs特殊的结构,其容易受到横向冲击损伤,因此,如何加强F
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纤维金属层板(Fiber Metal Laminates,简称FMLs)是一种由金属薄板和纤维交替铺叠,在一定的压力和温度下粘接固化而成的一种混杂复合材料。因此它既具备金属的韧性、延展性等特点,还兼具复合材料纤维的高强度、抗疲劳性以及低密度等优势。因此,FMLs是一种且潜力巨大的新型的复合材料,并且已经成为航空应用的热门材料之一。正是由于FMLs特殊的结构,其容易受到横向冲击损伤,因此,如何加强FMLs的冲击性能也是近些年研究的热点之一。随着我国航空事业的不断发展,国产FMLs的抗冲击性能的研究也成为亟需。因此,本文针对FMLs的抗冲击性能进行研究。本文以改善FMLs的性能尤其是冲击性能为目的,采用向FMLs树脂基体中添加石墨烯(GNPs)纳米材料的方法,来改善FMLs的性能。通过向环氧基体中添加不同含量的石墨烯,采用湿法铺层和热压罐固化的方式制备FMLs试件,利用水切割技术切割成标准试样,并对其低速冲击性能进行了大量的实验。分析了不同石墨烯含量对FMLs冲击性能的影响。除此之外,还分析了FMLs在受冲击载荷时的损伤机制。结果显示,向FMLs树脂基体中添加一定量的石墨烯对FMLs的性能有着积极的影响。在基体中添加0.3wt%石墨烯时,FMLs的冲击强度提高18.2%。这得益于石墨烯的加入改善树脂基体本身的性能及纤维/金属的层间性能。除此之外,本文中所采用的添加纳米材料的方法还可以提高FMLs在恶劣环境中的抗老化能力。因此,本文还对添加了不同含量石墨烯的FMLs在湿热及盐雾环境中的老化过程进行研究,并对老化过程中的冲击性能进行测试。结果表明石墨烯的添加可以在一定程度上减缓FMLs的老化过程,并且削弱因环境因素导致的FMLs性能的下降。在添加0.3wt%石墨烯时,FMLs具有最佳抵抗环境因素影响的能力。本研究采用了一种较新的方法,提供了大量的实验数据以分析结果,为我国FMLs的制造提供了一种新的参考。
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