复合材料胶接维修中的机械嵌锁理论研究

胶接维修是飞机复合材料维修的主要方式,胶接结合机理研究表明,机械嵌锁、静电吸附、化学结合是影响界面结合强度和维修效果的三大主要因素.然而,各种要素相互干扰,无法研究单因素结合机理在胶接中的作用.利用低表面能的氟碳助剂,在激光处理(Laser,LA)和抛光(Polish,PO)处理的复合材料层合板表面形成一层CF膜,采用激光共聚焦显微镜(LSCM)观察表面形貌和粗糙度,表征机械嵌锁作用;接触角计算表面自由能表征静电吸附作用;X射线光电子能谱(XPS)表征化学结合作用;单搭接剪切测试界面结合强度.结果 表明,氟碳助剂处理后的表面形貌和粗糙度几乎无变化,PO-CF和LA-CF试样的表面能降低到10 mJ/m2左右,接触角升高到115°左右,能谱测试的C1s分峰谱图位置和强度相同.单搭接剪切力学性能测试结果表明,在静电吸附和化学结合作用相同的前提下,LA-CF样比PO-CF样的剪切强度大8.1 MPa,说明在本实验的界面结合机理研究中,机械嵌锁比静电吸附和化学结合所起到的作用要大.