日本利用3D打印实现复合材料与钛合金无粘合剂粘接
发布时间:2025-05-13      作者:   分享到:
2月21日,日本东北大学报道利用熔融长丝3D打印技术将碳纤维增强热塑性材料直接粘合到Ti-6Al-4V钛合金(Ti64)基材上,无需使用粘合剂。
通过集成到3D打印机上的热板进行加热,将短碳纤维增强聚酰胺6(SCFRTP)粘合到Ti64基材上,粘合强度随着熔合时间的增加而提高,当熔合时间为60 min时,样品(f60)达到最大剪切应力27.3±2.2 MPa。通过有限元分析接头的失效机制,在r<7.5 μm范围内形成断裂过程区,表明能量通过塑性变形与微裂纹的产生而耗散;f60样品中Mises等效应力在距粘合表面边缘约300μm处达到SCFRTP的拉伸强度,这明裂纹在Ti6-4基材界面附近扩展并导致SCFRTP断裂。此外,将一层SCFRTP粘合到Ti64基材上,然后3D打印2.3 mm厚的连续碳纤维/聚酰胺6复合材料,成功制造出搭接剪切接头,证明了集成多层结构的可行性。
该研究展示了一种经济高效、可扩展的金属复合材料连接方法,有助于开发轻质高强混合结构,有望应用于汽车制造、航空航天等领域。