杨鹏　张黎

摘 要：Z-pin增强技术在复合材料层间增强与联结增强中是简便、影响最小、有效的方法。Z-pin增强技术是在碳纤维预浸件中直接嵌入固化好的纤维棒或金属棒然后成型。从理论与试验的角度分别说明Z-pin的嵌入能减少层间I，II型破坏和联结破坏，大大增加层间强度与联结强度。Z-pin增强技术的应用应向工艺方面、金属Z-pin方面、金属与碳纤维联结方面和环形搭接方面发展。

关键词：Z-pin增强；I型；II型；层间增强；联结增强

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.031

1 引言

树脂基碳纤维复合材料层合板在多次冲击下容易产生层间分层，这使层合板在较低的载荷下就发生分层失稳和扩展，从而导致结构失效[1]。针对层间失效，大量学者提出改进方法，一是改善树脂基体性能，二是三维增强，即增加法向材料，如编织、缝合、Z-pin增强等，三是层间增韧。其中Z-pin增强技术是最简便、影响最小和有效的方法[2]。

在解决树脂基碳纤维复合材料应用中出现的问题，特别是增强层间性能时， Z-pin增强技术具有明显的前景，并且Z-pin联结也有很大优点和发展空间。

2 Z-pin增强技术

Z-pin技术工艺过程是在预浸件中直接嵌入固化好的纤维棒或金属棒，然后再按传统方法对含Z-pin的复合材料固化成型。Z-pin可选用的材料非常广泛，可用钢、铝等金属，也可用碳纤维、玻璃纤维等非金属，其直径一般在0.2mm～0.6 mm之间，体分比一般2%～5%左右。Z-pin嵌入预浸件中可多个排列有序的一次性整体嵌入和利用高压枪单个射入，其中常用整体嵌入有热压灌法和超声植入法（UAZ）两种工艺，如图1为整体嵌入，图2为超声植入机器人[3]。……