金属に炭素繊維を半含浸させた金属-樹脂系複合材料の高強度接合手法実現と力学的評価

金属半浸渍碳纤维的金属-树脂复合材料高强度粘合方法的实现及力学评价

基本信息

批准号：
20K14611
负责人：
金崎真人
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Okayama Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本申請では、金属に直接繊維を導入し、同時にその金属表面から露出させることで繊維に直接金属-PMC間の荷重を伝達させることにより、異種材接合の解決を試みる提案をした。初年度はCF織物片面へのAlBO導入条件や溶融金属含浸条件を模索し、CFを半含浸した金属板を作製する。その上にPMCを成形することで繊維強化異種材接合構造を持つ試験片を作製することを目標とした。初年度では、繊維強化異種材接合構造を持つ試験片の作製には至っていなかった。そこで第2年度では金属への濡れ性改善を目的とし、織物の材料の種類をCF、ガラス繊維（GF）、Al2O3繊維（Al2O3）の3種類を検討するとともに、不織布形状と平織形状を検討した。また、金属もアルミニウム合金（Al）だけでなく、マグネシウム合金（Mg）を準備した。これら繊維とその織形態、金属を網羅的に組み合わせ、アルゴンガスで不活性雰囲気にしたマッフル炉にて加熱し、繊維への金属の含浸状態を比較した。この結果、MgはGF、Al2O3へ織形態を問わず自然含浸した。純Alについては、CFへの含浸は困難であるが、GFおよびAl2O3については酸化を抑制できれば含浸できる可能性が示された。第3年度では、第2年度で作製したGFおよびAl2O3に対してMgならびにAlを含浸させた複合体の界面近傍の元素分析を実施した。この結果、強化繊維と溶湯間に化学反応が起きていることが示唆され、良好な海面が得られている可能性が示唆された。また、弊学の所有するMgの射出成形機を利用した複合体作製を実施するために、金型内の溶湯の流動のシミュレーションを行い、流速と金型形状の関係について検討を行った。この結果、型内の流動が高速で配置した繊維を乱し、目的の半含浸混合物が得られない可能性が示唆された。

在此应用中，我们通过直接将纤维直接引入金属并同时将纤维直接引入金属PMC之间，通过直接引入金属-PMC之间的载荷，从而提出了一种解决方案。在第一年，一个具有半连接金属板的金属板，其中CF是半封闭式的，探索了CF织物一侧的Albo以及熔化的金属浸渍条件的引入。目的是通过在其顶部形成PMC来创建具有纤维增强王朝结构结构的测试作品。在第一年，不可能用纤维增强的异质材料制作测试件。因此，在第二年，为了改善金属的湿度，我们检查了三种类型的纺织品：CF，玻璃纤维（GF）和AL2O3纤维（AL2O3），并检查了非织造的织物和平坦的织物。金属不仅是铝合金（Al），而且是镁合金（mg）。将纤维与纤维，编织形式和金属全面结合，并在不活跃的炉子炉中加热，并将金属的植入物状态与纤维进行了比较。结果，无论质地如何，MG自然浸渍了GF和AL2O3。至于纯Al，很难用CF浸渍，但是如果可以抑制氧化，则可能会浸渍GF和AL2O3。在第三年，在复合物界面附近的元素分析，其中Mg和Al在第二年与GF和AL2O3浸渍。结果，有人提出在加固的纤维和熔化的水之间发生了化学反应，这表明获得了良好的海面。此外，为了使用我们的科学拥有的MG注入成型机创建复合物，对模具中熔融热水流的模拟进行了模拟，以检查流速与成型之间的关系。结果，有人提出类型中的流体以高速放置的纤维，并且不可能从目标半空中混合物中获得。