• 日本東北大學發表無需粘合劑即可實現CFRP/鈦合金高強度接合的研究成果

    在航空航天行業,由于增材制造(AM)備受關注,特別是碳纖維增強塑料(CFRP)和金屬的多材料化是利用 3D 打印技術實現結構件重量減輕和增加 AM 附加值的關鍵問題。東北大學研究生院工學研究科和流體科學研究所于2022年5月26日宣布,與JAMCO株式會社共同開發了在3D積層造型的金屬基板上直接壓接CFRP的接合材料,表現出與當前粘接劑接合同等以上的剪切粘接強度。



    東北大學工程研究生院白須圭一副教授、水谷正義副教授、流體科學研究所大林茂教授等與JAMCO株式會社的聯合研究小組,在研究中采用選擇性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)方式,在鈦合金板的表面3D打印圓柱狀突起造型,圓柱狀突起的表面結構能夠有效地將剪切載荷傳遞到壓接的CFRP上。將CFRP預浸料插入經過3D打印造型處理的合金板和CFRP板之間,一邊加熱一邊壓接,成功制造了CFRP/鈦合金接合材料。CFRP板和圓柱狀突起通過插在其中的CFRP預浸料接合在一起,從而抑制了CFRP/鈦合金界面處的斷裂(界面剝離),剪切粘接強度20.6MPa,這一數字與將CFRP壓接在市售的鈦合金板上的接合體相比提高了64%。實現了與當前粘合劑粘接同等或更高的水平。

      本研究是日本國家新能源與產業技術開發機構(NEDO)的領先研究計劃“開發多材料3D粘接和最佳成型技術,實現比航空領域現有粘接更高的可靠性”的成果。

      根據CFRP的形狀和特性,對金屬表面結構進行優化,結合本項目成果,將來有望實現實用構件的多材料化,同時獲得兼顧設計靈活性和材料特性的產品制造技術,在實現輕量化的同時,顯著減少加工廢料和能源消耗的產生。



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