第五部分:Z-Pin連接
Z-Pin技術(shù)是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種層合復(fù)合材料層間增強(qiáng)的新技術(shù)。主要用于增強(qiáng)鋪層預(yù)浸料或泡沫夾層復(fù)合材料,它借鑒了縫合復(fù)合材料中不連續(xù)縫線方法,在固化前的預(yù)浸料或泡沫夾層厚度方向直接嵌入剛性的短棒,這種短棒通常稱為Z-Pin。Z-Pin 材料可以用金屬(不銹鋼、鋁合金和鈦合金等)或非金屬(碳纖維,玻璃纖維和 Kevlar 等纖維)。金屬Z-Pin常用于對(duì)層間剪切性能要求高的復(fù)合材料。非金屬Z-Pin目前采用碳纖維的居多,主要用于材料的常規(guī)增韌。
Z-Pin的直徑一般在0.2mm~1.0mm 之間,最常用的有 0.28mm 和 0.51mm 兩種。對(duì)于增強(qiáng)后的層板來說,相同植入密度下,z-pin 的直徑越小對(duì)材料面內(nèi)性能損傷越小,但成本相對(duì)較高。Z-pin 在層板中的體積分?jǐn)?shù)一般在 0.5% ~4%。

圖 Z-Pin與火柴尺寸對(duì)比示意圖
Z-Pin技術(shù)可分為兩大類,
(1)單根植入式,就是將一根根Z-Pin分別嵌入未固化的層板里。
(2)整體嵌入式,將若干Z-Pin同時(shí)嵌入到層板中,這種方法效率高,應(yīng)用廣泛。
Z-Pin連接可用于夾層結(jié)構(gòu)提高抗壓塌和剪切能力,明顯提高層壓板的層間斷裂韌性和層間剪切強(qiáng)度,克服傳統(tǒng)承壓板層間剪切強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)。還可以避免機(jī)械連接由于鉆孔帶來的應(yīng)力集中引起的強(qiáng)度降低;避免膠接連接可靠性較低和耐環(huán)境較差的缺點(diǎn)。Z-Pin連接設(shè)備成本較低;可用于較小曲率半徑的區(qū)域;沒有電化學(xué)腐蝕和吸濕問題。
(未完待續(xù))
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