纤维稀土镁合金超混杂层板弯曲性能及其失效机理
2021-08-18郑兴伟钱仁飞殷浩浩
赵 宗,郑兴伟,2*,钱仁飞,汪 伟,殷浩浩
(1.上海海洋大学 工程学院,上海 201306;2.东华大学 理学院,上海 201620;3.宁波大发化纤有限公司,浙江 宁波 315336)
纤维金属层板(fiber metal laminates,FMLs)是由交替铺层的金属薄板和纤维复合材料通过热压固化而成的超混杂层板[1],其复合技术的运用使FMLs 具有优异的抗冲击、耐疲劳、耐腐蚀等性能,与同体积合金类材料相比密度更小,是理想的飞机结构材料[2-5]。目前纤维增强铝合金层板的研发较为成熟,尤其第二代玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)在飞机结构件中的使用最为广泛[6-7]。第一次大规模使用GLARE 层压板是在A380 客机上,总面积多达470 m2,最长部位达11 m,相较铝合金的使用质量可减轻约800 kg[8]。
镁合金为目前为止用于制造常见金属结构件中最轻的金属,用镁合金代替传统FMLs 中的铝合金开发出新型纤维稀土镁合金超混杂层板,可进一步降低FMLs 的密度,具有良好的经济效益。目前文献报道的纤维镁合金超混杂层板主要以AZ31 镁合金为金属基板,与铝合金相比,AZ31 镁合金的强度及疲劳性能较差,会严重影响FMLs 的性能[9-10]。然而稀土镁合金具有优异的比强度、比刚度、良好的塑性、耐热和耐腐蚀性能,目前国内外已成功开发高强度WE43 镁合金[11]。基于WE43 镁合金的上述优异特性,采用WE43 镁合金来制备稀土镁合金超混杂层板,在降低FMLs 密度的同时,能保持其优异的抗疲劳、抗冲击和耐腐蚀性能。
FMLs 在发生大的变形时,通常会出现基体开裂、纤维断裂、脱粘和分层等失效模式[12]。为满足飞机服役安全,FMLs 在受到弯曲载荷作用下抵抗弯曲变形的能力及破坏机理的研究具有重要意义。……
