碳纤维增强聚醚醚酮正交切削加工的切屑形成和表面质量研究

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作者 郭睿虎 杨涛 +1 位作者 杜宇 孙瑜 《宇航材料工艺》 北大核心 2025年第2期112-118,共7页

为研究纤维取向角和切削深度对碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料的去除机理、切削力和表面质量的影响,设置了不同的切削深度和切削速度,对CF/PEEK进行了正交切削实验。实验结果表明,影响CF/PEEK加工过程的主要因素是纤维取向,0°... 为研究纤维取向角和切削深度对碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料的去除机理、切削力和表面质量的影响,设置了不同的切削深度和切削速度,对CF/PEEK进行了正交切削实验。实验结果表明,影响CF/PEEK加工过程的主要因素是纤维取向,0°与45°会形成连续卷曲的切屑,切屑曲率和切削深度有关;90°和135°在较小切深的情况下会形成连续切屑,较大切深(0.1 mm以上)则会形成崩碎切屑并伴随极其严重的损伤;对加工表面形貌分析可知,与传统热固性复合材料加工不同,CF/PEEK基于其基体的属性,形成了切屑连续性和加工表面质量上的差异。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料 切屑形成 切削力 切削机理 正交切削

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基于FDM的碳纤维增强聚醚醚酮复合材料低温试验及失效机理

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作者 崔梦洋 茅健 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第3期153-159,共7页

为研究碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在低温环境下的失效机理,通过熔融沉积成型(FDM)技术制备了CF质量分数为10%的CF/PEEK复合材料试样。设计了5种温度梯度(25,-25,-75,-125,-175℃)下的低温拉伸试验,利用扫描电子显微镜(SEM)... 为研究碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在低温环境下的失效机理,通过熔融沉积成型(FDM)技术制备了CF质量分数为10%的CF/PEEK复合材料试样。设计了5种温度梯度(25,-25,-75,-125,-175℃)下的低温拉伸试验,利用扫描电子显微镜(SEM)对试样断面形貌进行表征,分析了复合材料在不同温度下的力学性能、失效模式及界面性能变化。结果表明,随温度降低,CF/PEEK复合材料的拉伸强度持续下降,在-175℃时达到最低值12.83 MPa,较室温(81.93 MPa)降低了84.3%;而拉伸弹性模量呈现先减小后增大的趋势,在-75℃时最小为6.8 GPa,-175℃时升至最大值7.8 GPa。SEM观察表明,低温环境下复合材料的失效机制包括纤维脆性断裂、基体脆性断裂、纤维-基体界面脱黏及层间分层。其中,-175℃时层间空隙显著增大,表明复合材料界面结合性能严重衰退。PEEK与CF热膨胀系数差异导致界面区域热应力集中,加剧了低温下的界面脱黏;同时,低温抑制了分子链运动,虽增强了基体刚性,但限制了塑性变形能力,最终引发脆性断裂。上述结果揭示了CF/PEEK复合材料在低温下的多尺度失效机制,为该类复合材料的极端环境应用提供了借鉴。 展开更多

关键词 熔融沉积成型 碳纤维增强聚醚醚酮 低温 失效机理 力学性能

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打印角度对FDM碳纤维增强聚醚醚酮力学性能及表面性能影响

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作者 辛骅 陈棋棋 +2 位作者 张泰 杨乐 贝茂阳 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第3期104-111,共8页

采用熔融沉积成型(FDM)技术制备了碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料样件,探究打印角度对样件力学性能、失效模式及表面性能的影响。结果表明,打印角度对样件的力学性能影响显著,其中,0°打印的样件呈现最大拉伸和弯曲强度,分别为12... 采用熔融沉积成型(FDM)技术制备了碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料样件,探究打印角度对样件力学性能、失效模式及表面性能的影响。结果表明,打印角度对样件的力学性能影响显著,其中,0°打印的样件呈现最大拉伸和弯曲强度,分别为126.15 MPa±4.03 MPa和176.70 MPa±3.98 MPa,而以剪切强度平均值为基准,则±30°打印的样件剪切强度最大,为64.60 MPa。就失效模式而言,0°打印样件的拉伸失效模式为层内失效,呈现纤维拔出的断面形貌;90°打印样件的拉伸失效模式为层间失效,呈现PEEK基体微裂纹的断面形貌。样件的弯曲失效模式为下表面产生横断裂纹逐渐向上表面扩展。样件的剪切失效模式主要为裂纹的萌生并沿打印方向扩展,直至完全断裂。打印角度对样件的表面粗糙度、润湿性、硬度等均无显著影响。样件抛光后的表面粗糙度可达到0.22~0.28μm,完全满足骨科植入物要求。此外,样件的表面呈现亲水特性(接触角78.20°~82.72°),具有较高的硬度(邵氏D硬度72.20~75.70),可用于人工关节假体设计领域。 展开更多

关键词 熔融沉积成型 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料 打印角度 力学性能 失效模式 表面性能

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碳纤维含量对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料弯曲性能和失效行为的影响 被引量：6

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作者 何理 邹春龙 +1 位作者 文周 王红霞 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期120-127,共8页

基于渐进损伤的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通过Matlab生成了不同碳纤维占比的碳纤维增强聚醚醚酮(CFRP)复合材料,建立了三点弯曲有限元模型。通过分析应力—应变分布、载荷—位移曲线和吸收能—位移曲线得出以下结论:添加... 基于渐进损伤的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通过Matlab生成了不同碳纤维占比的碳纤维增强聚醚醚酮(CFRP)复合材料,建立了三点弯曲有限元模型。通过分析应力—应变分布、载荷—位移曲线和吸收能—位移曲线得出以下结论:添加碳纤维有效改善了基体聚醚醚酮(PEEK)内部的应力—应变分布,显著提升了材料的力学性能、刚度和抗断裂性能。CFRP复合材料在三点弯曲过程中表现出更好的性能,能够承受明显的塑性变形,且有效避免裂纹扩展。此外,在相同位移载荷条件下,随着碳纤维含量增加,CFRP复合材料的位移逐渐减小。特别是在碳纤维质量分数为10%和20%的复合材料中,上表面和下表面的最大位移呈现出曲折的特点。结合应力—应变场的分布情况,这表明碳纤维的添加能有效提高材料的刚度和抗弯性能。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮 三点弯曲 VUMAT子程序 Johnson-Cook模型 弯曲性能

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碳纤维增强聚醚醚酮材料动态冲击数值模拟 被引量：1

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作者 唐方红 文周 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期101-107,共7页

为探究不同含量碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在动态冲击载荷下的力学性能,采用了有限元软件ABAQUS基于VUMAT子程序开发一个渐进损伤模型,并结合Johnson-Cook材料模型用以模拟材料高应变率响应。通过Matlab编程,构建了四种不同C... 为探究不同含量碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料在动态冲击载荷下的力学性能,采用了有限元软件ABAQUS基于VUMAT子程序开发一个渐进损伤模型,并结合Johnson-Cook材料模型用以模拟材料高应变率响应。通过Matlab编程,构建了四种不同CF体积分数(0%,10%,20%,30%)复合材料模型,并对其进行动态冲击加载模拟。模拟结果表明,随着CF含量的增加,复合材料在冲击载荷下的应力-应变分布得到了显著改善。具体来说,CF有效限制了冲击区域的应力集中,降低了材料的损伤程度。此外,含CF的复合材料展现出更高的等效塑性应变和极限载荷,这表明材料的强度和刚度得到了增强,从而提高了其抵抗冲击的能力。分析表明,CF增强PEEK降低了复合材料在冲击过程中的刚度退化,这有助于提高材料的能量吸收效率,减少冲击失效的可能性。证实了CF对于改善PEEK基复合材料冲击性能的积极作用,并且随着CF含量的增加,材料冲击失效风险得到了有效降低。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮 碳纤维含量 动态冲击 数值模拟 冲击损伤

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碳纤维增强聚醚醚酮复合材料化学镀镍工艺 被引量：4

6

作者 钟国刚 于桂斌 《电镀与精饰》 CAS 北大核心 2016年第2期29-33,41,共6页

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料是一种耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃及耐剥离性能优异的特种工程复合材料。复合材料表面金属化不仅可以改善其装饰性,还可以进一步改善复合材料的抗磨减磨性能、抗氧化性能和阻燃... 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料是一种耐高温、机械性能优异、自润滑性好、耐化学品腐蚀、阻燃及耐剥离性能优异的特种工程复合材料。复合材料表面金属化不仅可以改善其装饰性,还可以进一步改善复合材料的抗磨减磨性能、抗氧化性能和阻燃性能等。详细阐述了碳纤维增强聚醚醚酮复合材料表面化学镀镍的工艺过程、影响因素、原理及质量评价方法,为推广规范的化学镀镍工艺,改善化学镀镍层质量,扩大工业应用提供了借鉴。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料 表面金属化 化学镀镍

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CF/PEEK注塑充填过程及碳纤维取向分析 被引量：3

7

作者 刘绘龙 孙文森 +1 位作者 吴艳 刘亚雄 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期64-69,共6页

考虑到碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料中碳纤维取向的重要性和复杂性,利用Moldflow仿真分析软件对拉伸性能测试标准试样的最佳浇口位置进行了分析,将其作为方案一,将根据经验选择的实际注塑浇口位置作为方案二,对二者的注塑充填... 考虑到碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料中碳纤维取向的重要性和复杂性,利用Moldflow仿真分析软件对拉伸性能测试标准试样的最佳浇口位置进行了分析,将其作为方案一,将根据经验选择的实际注塑浇口位置作为方案二,对二者的注塑充填过程和碳纤维取向模拟分析结果进行对比,验证设计方案的可行性,预测可能出现的缺陷,并得出CF/PEEK复合材料注塑成型件中碳纤维的取向规律。最后,通过实验验证了碳纤维排布规律模拟分析结果的正确性,这将为优化注塑浇口位置,提高成型件质量,降低成本提供理论指导。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮 模流分析 注塑 充填过程 碳纤维取向

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环控系统高温管路用聚醚醚酮的应用性能研究 被引量：3

8

作者 代晓瑛 雷兴平 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期100-103,共4页

研究了环控系统高温管路拟采用的炭黑共混聚醚醚酮和20%碳纤维增强聚醚醚酮复合材料在室温条件下的机械性能以及在高温条件下的力学性能。结果表明,炭黑共混聚醚醚酮和20%碳纤维增强聚醚醚酮都具有较优异的力学性能和耐高温性能,能长期... 研究了环控系统高温管路拟采用的炭黑共混聚醚醚酮和20%碳纤维增强聚醚醚酮复合材料在室温条件下的机械性能以及在高温条件下的力学性能。结果表明,炭黑共混聚醚醚酮和20%碳纤维增强聚醚醚酮都具有较优异的力学性能和耐高温性能,能长期在250℃的环境中使用,可用作飞机上的高温管路系统的材料。 展开更多

关键词 高温管路 炭黑共混聚醚醚酮 碳纤维增强聚醚醚酮 力学性能

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层间熨平法增强熔丝制造CF/PEEK复合材料的力学性能

9

作者 雷奶琴 阿依古丽·喀斯木 +2 位作者 乌日开西·艾依提 董兰兰 贾儒 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期75-82,共8页

为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试... 为减小熔丝制造(FFF)3D打印碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料的孔隙率,提高其力学性能,提出一种层间熨平方法,即打印完一层后,喷嘴不挤出材料,并再次在这一层表面压过“熨平”。采用FFF工艺制备了CF/PEEK复合材料试样,通过单因素试验研究了扫描间距和层间熨平角度对CF/PEEK复合材料力学性能的影响。使用微米X射线三维成像系统对试样的内部孔隙缺陷进行表征。结果表明,当扫描间距为0.3 mm,纤维质量分数为10%时,无熨平CF/PEEK试样的孔隙率为1.91%,拉伸强度为78.5 MPa,弯曲强度为111.2 MPa。采用层间熨平法可以显著降低CF/PEEK复合材料试样的孔隙率,提高其力学性能。0°和90°熨平后,扫描间距为0.5 mm的CF/PEEK试样的孔隙率分别降低了74.08%和72.48%,拉伸强度分别提高了49.89%和41.98%,弯曲强度分别提高了20.66%和15.99%。当纤维质量分数为10%时,扫描间距0.3 mm的CF/PEEK试样的力学性能最佳,0°熨平的拉伸强度为90.9 MPa,90°熨平的弯曲强度为126.1 MPa。研究表明,层间熨平是一种降低孔隙率和提高力学性能的简单而有效的方式。 展开更多

关键词 熔丝制造 碳纤维增强聚醚醚酮 层间熨平 孔隙率 力学性能

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AlN晶须改性加热元件对异质材料电阻焊接性能的影响

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作者 陈新宇 谌顺心 +1 位作者 吴俊宏 徐任信 《精密成形工程》 北大核心 2025年第2期159-166,共8页

目的研究氮化铝(AlN)晶须改性加热元件对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)与7075铝合金电阻焊接接头强度、断面结构和失效形式的影响。方法以聚醚醚酮(PEEK)为树脂基体、AlN晶须为填料、碳纤维织物(CF)为电阻,通过热压成形工艺制备... 目的研究氮化铝(AlN)晶须改性加热元件对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)与7075铝合金电阻焊接接头强度、断面结构和失效形式的影响。方法以聚醚醚酮(PEEK)为树脂基体、AlN晶须为填料、碳纤维织物(CF)为电阻,通过热压成形工艺制备加热元件,并研究其结构和性能对CF/PEEK层压板与7075铝合金电阻焊接接头性能的影响。结果AlN晶须的加入显著提高了加热元件的传热性能,加热元件树脂层热扩散系数随晶须含量的升高有明显提升。同时,单搭接焊接接头强度随着AlN晶须含量的增加迅速升高,当AlN晶须质量分数为7%时,焊接接头强度达到最大值16.51 MPa,但进一步增加AlN晶须含量后,接头强度下降。此外,随着强度的变化,焊接接头断面失效也有多种形式,低强度焊接接头的断面失效形式为聚醚酰亚胺(PEI)膜和加热元件脱粘,而高强度焊接接头的断面失效形式为加热元件中碳纤维断裂和CF/PEEK层压板层间撕裂。结论AlN晶须的加入完善了树脂层导热通道,均化了温度场;适量AlN晶须的存在提升了焊接接头强度,优化了接头断面失效形式。 展开更多

关键词 氮化铝晶须 加热元件 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料 铝合金 电阻焊接

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超声参数对6061铝合金/CF-PEEK异质接头的力学性能及Al—O—C键形成规律的影响

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作者 李一楠 龙鹏宇 +2 位作者 王进 郭皓 孟庆正 《塑料工业》 北大核心 2025年第4期86-96,共11页

针对铝合金(6061)/碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料异质接头化学键结合弱和性能差的问题,本文采用超声波辅助热压焊接方法链接6061与CF-PEEK,通过调控界面的机械嵌合以及化学键合效果从而提高异质接头的连接性能。6061表面制备微... 针对铝合金(6061)/碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料异质接头化学键结合弱和性能差的问题,本文采用超声波辅助热压焊接方法链接6061与CF-PEEK,通过调控界面的机械嵌合以及化学键合效果从而提高异质接头的连接性能。6061表面制备微纳氧化层,增加铝合金表面机械嵌合能力,阳极氧化参数为30℃、50 V、20 min时获得的微纳氧化层最适合与CF-PEEK连接。通过超声波辅助热压焊接可实现二者连接,且随着Al—O—C键生成量的增加6061/CF-PEEK接头性能得到提升。接头形貌、力学性能和X射线光谱分析(XPS)结果显示,440℃、0.3 MPa、15 s时接头成型较好,CF-PEEK下塌量平均为0.035 mm,剪切强度最大达到33.00 MPa,界面失效模式为内聚失效,此时Al—O—C键含量最高。针对异质材料接头化学键弱和性能差的问题,本文创新性的采用超声波辅助热压焊连接,在6061表面制备微纳氧化层改善性能,增强化学键合的程度,最终实现异质接头结合强度的提升。经实验与参数优化,获可行工艺方案及最佳参数组合,为其在多领域应用奠定了可行性的理论基础,有望突破传统局限,对推动高性能复合材料的应用及在产业升级方面都具有重要的理论价值与应用价值。 展开更多

关键词 铝合金/碳纤维增强聚醚醚酮 超声辅助热压焊 阳极氧化 Al—O—C键 接头强度

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水液压柱塞泵滑靴球窝副收口工艺与效果分析

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作者 李东林 马先帅 +3 位作者 赵峰 李跃 赵中校 刘银水 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第11期2012-2018,共7页

滑靴球窝副是水液压柱塞泵连接柱塞和滑靴的关键摩擦副,其收口质量直接影响泵的可靠性和寿命。针对由金属基体包覆塑性材料碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)耐磨层组成的滑靴球窝副收口部位松动的问题,对模压收口和直接注塑收口两种成型工... 滑靴球窝副是水液压柱塞泵连接柱塞和滑靴的关键摩擦副,其收口质量直接影响泵的可靠性和寿命。针对由金属基体包覆塑性材料碳纤维增强聚醚醚酮(CFRPEEK)耐磨层组成的滑靴球窝副收口部位松动的问题,对模压收口和直接注塑收口两种成型工艺进行了研究,分析了不同成型工艺滑靴球窝副的收口效果。首先,建立了滑靴球窝副的有限元模型;然后,运用仿真软件ANSYS对柱塞滑靴的收口及拉脱过程进行了模拟仿真,研究了滑靴收口部位的等效应力和应变的变化,对比分析了316L和17-4PH两种滑靴基体材料以及两种收口成型工艺对拉脱力的影响情况;最后,将两种收口成型工艺的柱塞滑靴组件分别安装在水液压泵内,并进行了运行试验,结合测试结果对仿真结果进行了验证。研究结果表明:与模压收口成型工艺相比,采用直接注塑收口工艺的滑靴球窝副从根本上消除了残余应力,相同结构下,其拉脱力增大了20.29%;长时间运行后其收口效果良好,未出现明显的轴向间隙。 展开更多

关键词 容积泵 滑靴球窝副 碳纤维增强聚醚醚酮 模压收口成型工艺 直接注塑成型工艺 拉脱力 残余应力

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低温环境下PEEK/CF复合材料结构和性能研究进展 被引量：3

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作者 李伟 杨颜志 王勇 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期160-163,共4页

分析了碳纤维(CF)增强聚合物(CFRP)复合材料特别是CF增强聚醚醚酮(PEEK/CF)复合材料在新一代可重复使用航天运载器(RSLVs)低温燃料贮箱上应用的优势,并根据RSLVs低温燃料贮箱对材料的要求,介绍了低温环境及低温-室温热循环处理对PEEK/C... 分析了碳纤维(CF)增强聚合物(CFRP)复合材料特别是CF增强聚醚醚酮(PEEK/CF)复合材料在新一代可重复使用航天运载器(RSLVs)低温燃料贮箱上应用的优势,并根据RSLVs低温燃料贮箱对材料的要求,介绍了低温环境及低温-室温热循环处理对PEEK/CF复合材料内部结构、气体渗透性能和力学性能影响的研究进展。在此基础上,借鉴对CFRP复合材料低温性能优化以及对PEEK/CF复合材料的室温性能优化的相关研究,对PEEK/CF复合材料低温性能的优化途径进行了展望,提出改进CF和PEEK界面的结合强度可能是PEEK/CF复合材料低温性能优化的可行方法。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料 燃料贮箱 低温 力学性能

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导能筋形状对超声波焊接CF/PEEK接头组织和力学性能的影响 被引量：3

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作者 张增焕 苏轩 +2 位作者 李昊 陶汪 王玉华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期93-98,I0005,共7页

通过超声波焊接方法实现碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)试件的连接,重点研究了导能筋形状对接头组织和力学性能的影响.结果表明,当使用矩形和三角形导能筋时,由于导能筋的粘弹性变形大,界面的升温速率快,且界面温度高,接头的热影响区(HAZ... 通过超声波焊接方法实现碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)试件的连接,重点研究了导能筋形状对接头组织和力学性能的影响.结果表明,当使用矩形和三角形导能筋时,由于导能筋的粘弹性变形大,界面的升温速率快,且界面温度高,接头的热影响区(HAZ)较大,在热影响区由于碳纤维和树脂界面有较大的热应力,容易产生裂纹等缺陷,液态树脂流动方式很容易造成气孔缺陷,接头的力学性能较差.使用平面导能筋,当超声作用时间为0.9s时,界面形成了良好的连接,液态树脂流动方式优于三角形和矩形导能筋,接头中不会出现气孔缺陷,接头的抗剪强度可以达到28MPa. 展开更多

关键词 超声波焊接 碳纤维增强聚醚醚酮 导能筋 界面温度 力学性能

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牵引速率对连续CF/PEEK预浸料成型及性能影响研究 被引量：1

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作者 屈李端 陈书华 +1 位作者 沈镇 闫联生 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期147-150,156,共5页

为研究悬浮分散熔融浸渍法制备连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)预浸料的最优牵引速率,针对预浸料成型过程,建立几何模型,模拟不同速率下预浸料的内部温度和黏度变化,并对不同牵引速率下制备的预浸料进行性能测试。结果表明,温度场模拟... 为研究悬浮分散熔融浸渍法制备连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)预浸料的最优牵引速率,针对预浸料成型过程,建立几何模型,模拟不同速率下预浸料的内部温度和黏度变化,并对不同牵引速率下制备的预浸料进行性能测试。结果表明,温度场模拟数据与实测数据误差小于4%,表明所建模型能对预浸料成型过程中的温度场进行较为准确的预估;当牵引速率为2m/min时,PEEK能够完全熔融并对碳纤维充分浸渍,此时制备的连续CF/PEEK预浸料尺寸稳定性高,断裂强力可达1897.4N。 展开更多

关键词 碳纤维增强聚醚醚酮 预浸料 温度场 黏度 数值模拟

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PEEK/CCF复材增材制造多重分形谱表面形貌评定方法

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作者 刘亚彪 杨净泉 +3 位作者 闫娟 茅健 杨慧斌 高光亚 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期108-115,共8页

随着航空事业的发展,增材制造(AM)被用于连续碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK/CCF)复材的成型制造中,其中AM工艺参数对PEEK/CCF复材加工形貌有较大影响。基于此提出了一种基于多重分形谱表面形貌评定方法,通过PEEK/CCF复合材料在AM中的成型速度... 随着航空事业的发展,增材制造(AM)被用于连续碳纤维增强聚醚醚酮(PEEK/CCF)复材的成型制造中,其中AM工艺参数对PEEK/CCF复材加工形貌有较大影响。基于此提出了一种基于多重分形谱表面形貌评定方法,通过PEEK/CCF复合材料在AM中的成型速度(v)、成型厚度(s)、成型角度(θ)与加工表面粗糙度和表面形貌之间的关系设计了单因素试验,研究了PEEK/CCF复合材料在AM中的v,s,θ与表面形貌之间的关系,结合成型材料表面多重分形谱的方式,评定AM中所选工艺参数对表面形貌的影响,得到了加工表面粗糙度和表面形貌随v,s,θ的变化特点。结果表明,v,s对材料表面形貌有明显影响,θ对表面形貌影响较小,通过试验验证了PEEK/CCF复合材料表面形貌有较好的分形特征,多重分形谱谱差ΔD(α)表征表面波峰波谷的占比,其值越大,材料表面形貌越复杂,分形谱的宽度Δα表征表面起伏程度,定性表征了形貌特征,最终工艺参数组合为v=20 mm/s,s=0.2 mm,θ=30°。 展开更多

关键词 连续碳纤维增强聚醚醚酮 增材制造 工艺参数 多重分形谱 表面形貌

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兔颞下颌关节突缺损模型的建立和CFR-PEEK材料人造关节的修复效果评价 被引量：5

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作者 韩明林 李明贺 +5 位作者 及昕 韩茹钰 张宁 崔磊华 孙兰芳 韩成敏 《吉林大学学报（医学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期903-909,I0003,I0004,共9页

目的:探讨兔颞下颌关节(TMJ)关节突缺损模型建立后实现关节置换的方法,阐明碳纤维增强型聚醚醚酮(CFR-PEEK)材料制作的TMJ假体的置换修复效果,为临床应用CFR-PEEK人造关节置换TMJ提供实验依据。方法:13只健康成年日本大耳白兔按照随机... 目的:探讨兔颞下颌关节(TMJ)关节突缺损模型建立后实现关节置换的方法,阐明碳纤维增强型聚醚醚酮(CFR-PEEK)材料制作的TMJ假体的置换修复效果,为临床应用CFR-PEEK人造关节置换TMJ提供实验依据。方法:13只健康成年日本大耳白兔按照随机数字法分为实验组(n=6)、阳性对照组(n=4)和阴性对照组(n=3)。实验组兔切除右侧TMJ关节突,建立关节缺损模型,同期植入CFR-PEEK人造关节;阳性对照组兔切除右侧TMJ关节突,建立关节缺损模型,不植入CFR-PEEK人造关节;阴性对照组兔不做任何处理。通过CT影像学检查评估人造关节植入后的固位和替代修复效果。连续记录13周各组兔体质量并进行比较。结果:建立的兔TMJ关节突缺损模型能够成功植入CFR-PEEK人造关节。CT影像学检查,经三维重建和体外显影处理后可见植入CFR-PEEK人工关节固位良好,代替正常关节发挥作用;13周兔体质量观察,与阳性对照组比较,实验组兔体质量增加(P<0.05);实验组和阴性对照组兔体质量均明显增加,但2组比较差异无统计学意义(P>0.05)。实验组和阴性对照组兔体质量均正常增长,阳性对照组兔体质量增长较为缓慢,甚至停止增长或者负增长。结论:植入CFR-PEEK人造关节修复关节突缺损能够有效恢复兔正常咀嚼功能,CFR-PEEK人造关节成功应用于TMJ缺损修复,有望成为一种重建TMJ关节突的理想材料。 展开更多

关键词 颞下颌关节 缺损 碳纤维增强型聚醚醚酮材料 人造关节

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PEEK-FC30配副多种医用合金的生物摩擦学性能 被引量：1

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作者 辛骅 牛昭予 +3 位作者 陈棋棋 张泰 王云飞 梁海涛 《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期127-133,共7页

聚四氟乙烯、碳纤维和石墨烯复合增强型聚醚醚酮(PEEK-FC30)作为潜在的人工关节摩擦副,其生物摩擦学特性有待进一步探究。在小牛血清润滑条件下评估PEEK-FC30配副四种常用医用合金[钴基合金21(S21)、钴基合金22(S22)、不锈钢(316L)和钛... 聚四氟乙烯、碳纤维和石墨烯复合增强型聚醚醚酮(PEEK-FC30)作为潜在的人工关节摩擦副,其生物摩擦学特性有待进一步探究。在小牛血清润滑条件下评估PEEK-FC30配副四种常用医用合金[钴基合金21(S21)、钴基合金22(S22)、不锈钢(316L)和钛合金(TC4)]的摩擦学特性。此外,探讨了金属表面粗糙度与硬度对聚合物配副磨损量与磨损机理的潜在影响。研究发现,金属表面粗糙度和金属表面硬度对PEEK-FC30磨损量均无显著影响。PEEKFC30配副四种金属均存在多向划痕、凹坑和基体塑性形变等现象,这表明其主要磨损机制为纤维脱落、断裂及三体颗粒导致的磨粒磨损。此外,四种金属均产生了质量损失,其中TC4氧化膜由于脆性导致其磨损量显著。四种金属表面均存在着多向划痕,未发现聚合物转移层。总体而言,钴基合金的硬度较大、耐划伤及耐腐蚀性能高,配副PEEKFC30时的摩擦学性能更优异,具有作为人工关节摩擦副材料的潜力。 展开更多

关键词 聚四氟乙烯、碳纤维和石墨烯复合增强型聚醚醚酮 生物摩擦学 粗糙度 硬度 磨损因子

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