最近的一篇论文发表在杂志上加法制造已经证明使用冷喷雾加法制造的可行性碳纤维强化塑料(CFRP)金属化锡(Sn)涂料。
研究:动态再结晶的Sn涂料在碳纤维强化塑料冷喷雾加法制造。图片来源:彼得水列夫/ Shutterstock.com
背景
碳纤维增强塑料是广泛使用在汽车和航空行业作为一个有效的轻质复合材料。然而,碳纤维增强塑料具有低导电性,这是一个主要的缺点是雷击会严重损伤碳纤维增强塑料在飞机,机组人员和乘客构成风险。
几个雷击保护(LSP)解决方案开发和研究来解决这个问题。在这些解决方案中,聚合物表面金属化形成一层碳纤维增强塑料涂层可以有效提高复合材料的导电性。
冷喷,一个加法制造的过程,主要包括喷粉在低温导致粒子的变形后对基质的影响。欧洲杯猜球平台固态致密化发生在这个过程中由于运动能量的粒子加速到很高的速度通过一个缩扩针。欧洲杯猜球平台
此外,100克的高物质沉积速率最小−1以上根据加工条件可以帮助降低制造成本。因此,冷喷涂技术被认为是一个合适的表面处理技术对聚合物材料金属化最少的热损伤在冷喷涂处理。
金属涂层沉积在热塑性碳纤维增强塑料基板上成功地使用冷喷涂技术。然而,使用冷喷涂热固性碳纤维增强塑料表面金属化技术挑战性由于表面侵蚀的影响。
Sn吸引了相当多的关注作为太阳能发电通过冷喷涂涂层材料由于其易于变形对聚合物基质和低熔点。因此,cold-sprayed Sn涂层可以作为一个有效的碳纤维增强塑料太阳能发电。
连续Sn涂层应用成功epoxy-based热固性碳纤维增强塑料基板使用低压冷喷涂技术在气体温度473至523 K。然而,cold-sprayed涂层阻碍了在温度高于573 K由于multi-laminate碳纤维增强塑料衬底的侵蚀。
动态再结晶(DRX)是一种发生在变形再结晶。在冷喷涂,DRX只发生在substrate-particle和/或粒子与粒子之间的接口。例如,观察超细颗粒的形成在一项研究中,当一个镍涂层碳钢基体上沉积。同样,DRX观察在铜基体之间的界面和cold-sprayed铜粒子。
虽然先前的研究调查DRX涂料在冷喷涂过程中,沉积锡涂层的微观结构演化,演化的影响涂层的机械性能没有被充分研究直到现在。
这项研究
在这项研究中,研究人员把纯锡涂层的epoxy-based使用冷喷涂热固性碳纤维增强塑料复合添加剂制造技术与三种不同传递数据的96年,48岁,在473 K和24气体温度。之后,他们调查的影响变量通过数字Sn涂料的力学性能和微观结构演化,分析了DRX发生在冷喷涂后的沉积Sn涂料。
在冷喷涂处理,通过数量是一个变量参数,可以显著影响涂料质量。因此,通过数字加法制造的一个关键因素。液态氮用于低温温度维持在样品制备过程中样品持有人,以避免热损伤。
Water-atomized Sn粉平均粒径24μm,被用作起始物料。对于Sn粒子是通过将卫星颗粒粗粒子。欧洲杯猜球平台碳纤维增强塑料复合材料是由碳纤维增援和热固性环氧矩阵。利用丙酮脱脂30×30×2毫米3碳纤维增强塑料样品在冷喷涂过程。
Sn涂料沉积使用商业冷喷淋系统。de拉伐尔喷嘴与定制缩扩结构来提供热压缩空气。材料的沉积速率和喷雾距离保持在7 g分钟1分别和20毫米。一个轧制状态的Sn板研究作为参考。
一个InfRec R300高分辨率红外温度记录是用来测量样品的表面温度在冷喷涂实验。横断面形态和表面轮廓特征使用广域三维(3 d)测量系统。
x射线计算机断层扫描测量和电子背散射衍射(EBSD)分析进行评估锡涂层的孔隙度和监控涂料,显微组织演化的分别。透射电子显微镜是用来描述Sn涂料。维氏硬度试验进行确定维氏硬度值。
观察
纯锡涂层沉积在热固性碳纤维增强塑料上成功地使用冷喷涂技术。锡涂层表面的温度实时测量低相比,气体的温度。
然而,温度降低和增加通过由于Sn沉积体积增加Sn拥有更高的导热系数比碳纤维增强塑料衬底。
cold-sprayed Sn涂料的颗粒逐渐减少与增加通过数字。相对更细粒度的均匀微观结构4.5µm平均晶粒尺寸得到与96 -通过沉积。
(接地)几何必需位错密度在当地粮食内饰/粮食错位的Sn涂料增加通过数量增加,表明在多通道冷喷涂不断累积的混乱。
同时观察位错子结构的形成和晶粒细化表示DRX Sn涂料在多通道冷喷涂过程中。发生DRX显著提高涂层微观结构的强度。
相对较高的归一化变形温度(T / T米)在Sn冷喷涂过程中加速DRX动力学。此外,填塞效应由于重复粒子碰撞DRX颗粒体积分数的增加。DRX分数增加而增加传递,最终超过60%后,96年通过沉积。
的维氏硬度与增加通过沉积涂料大大增加,导致更均匀的硬度分布建设方向,这表明协同增强效应积累的混乱和晶粒细化。
总而言之,这项研究的结果证实了冷喷涂的效果加法制造锡涂层的碳纤维增强塑料的LSP金属化的方法。
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源
太阳,J。周,S。千叶,。等。动态再结晶的Sn涂料在碳纤维强化塑料冷喷雾加法制造。加法制造2022年。https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S221486042200344X?via%3Dihub
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