复合结构界面粘接强度的声-超声评价研究

基于Ritec-SNAP测量系统建立了声-超声技术实验系统,分析了在声-超声技术评价过程中用声信号的幅频特性及应力波因子表征复合结构界面粘接强度的可行性。用粘接层的固化过程模拟复合粘接板粘接强度的变化过程,以粘接层的固化时间作为粘接强度的间接表征参量,借助于已建立的实验系统对复合结构粘接强度的评价问题进行了实验研究。实验结果表明,应力波因子与反映界面粘接强度的粘接层固化时间呈单调对应关系,且不同固化时期的应力波因子存在明显的不同特性,表明用应力波因子评价复合结构的界面粘接强度具有可行性。     

厚胶层复合材料弱粘接结构的超声反射特性

开展了复合材料粘接结构粘接质量的非接触式超声反射特性的仿真与实验研究。首先,建立了水浸环境下纤维增强复合材料(FRP)单层板时域仿真模型,数值分析了不同入射角度下声反射系数频率谱的变化规律,并与已有理论方法进行了对比验证。基于此,建立了含厚胶层的复合材料粘接结构反射特性时域仿真模型,分析了粘接界面弱化程度对超声反射系数频谱特征点的影响规律。基于水浸超声反射特性测量系统,实验萃取了完好粘接状态的FRP粘接结构的超声反射系数频谱,与仿真结果吻合良好。随后,制备了具有不同粘接界面状态特征的FRP粘接结构试样,从实验角度揭示了单/双粘接界面弱化状态与超声反射特性间规律性的偏移特征。基于不同粘接状态与超声反射特性间的规律性分布特征,可为厚胶层复合材料粘接结构的粘接质量评估提供新的研究思路。     

钛合金和碳纤维的粘接技术

简述了某空间遥感相机中碳纤维桁架杆与钛合金接头的粘接工艺,通过对粘接剂的选择、粘接表面处理、胶层厚度等粘接强度影响的分析和破坏性力学试验表明,J133胶粘剂适用于钛合金和碳纤维材料的粘接;适当提高粘接表面的粗糙度、用化学法对粘接表面进行处理均可提高粘接强度;对该例的套接形式胶层厚度控制在0.15mm—0.2mm可保证得到好的力学性能和粘接质量。     

钢-混凝土结构弱粘接界面缺陷的超声导波检测*

钢-混凝土结构是土木工程中的一种常用结构形式,钢与混凝土粘接处可能出现弱粘接甚至完全脱粘的缺陷,严重影响结构的安全性。该文提出利用空气耦合超声导波衰减的方法实现钢-混凝土结构粘接状态的非接触无损检测方法,分析不同厚度粘接界面对超声导波衰减的影响。基于全局矩阵技术对钢-混凝土结构求解理论频散方程和衰减曲线,得到界面层不同粘接条件下的理论参数及衰减特性。建立不同粘接条件的有限元模型,定量分析不同模态对粘接缺陷的检测敏感度。研究界面层厚度分别为1 mm和2 mm两种情况下S0能量的衰减情况。研究结果表明:S0模态可有效判断粘接结构的粘接状态,对于同一界面层厚度,随着界面粘接条件变弱,S0最大幅值与A0最大幅值比不断增大;不同厚度同一粘接条件下,2 mm相较于1 mm该值更大。该方法在钢-混凝土结构粘接界面缺陷的检测方面具有良好的应用价值和发展前景。     

金属基复合结构粘接强度的非线性超声混频检测

采用非线性超声混频方法对金属基复合结构的粘接强度进行表征研究。以不同固化剂含量的铝合金丙烯酸酯粘接结构作为检测对象,基于非线性超声混频的共振条件及其作用机制,并结合粘接固化机理,开展了非线性超声混频实验。非线性超声混频模式选取两列横波生成和频纵波的方式,实验测量并计算不同基频周期数下的超声非线性参量。通过拉伸实验标定粘接结构的粘接强度,并采用扫描电镜分析拉伸断面微观结构,进而分析超声非线性参量与粘接强度的关系。从实验结果可以看出在不同周期的基频信号激励下,超声非线性参量随着粘接强度的增大均呈现出减小的趋势。研究表明非线性超声混频信号对金属基复合结构粘接强度的变化比较敏感,可以适用于类似结构件粘接强度状态弱化的表征。     

钢-铅粘接结构的粘接强度对超声体波反射与 透射特性的影响*

针对多层异种金属粘接结构中粘接强度的超声检测与表征困难的问题,采用线性弹簧模型和等效弹性模量模型来分别表征界面粘附强度和内聚强度,推导了超声体波斜入射N层粘接结构的反射与透射系数表达式。通过在不同入射面和入射声波模式等条件下,同时连续改变两种参数来系统研究粘接层界面粘附强度与内聚强度变化对超声波反射与透射特性的影响关系,确定了能够敏感表征粘接强度的超声参量,为粘接强度的无损检测与评价提供理论依据。     

低温粘接技术的应用及热应力分析

介绍了低温粘接技术在 SQU ID无磁杜瓦及其它领域中的应用。热应力分析是粘接技术中的一个重要问题 ,文中综述了粘接的热应力分析研究情况     

BN&Al2O3/环氧树脂复合材料粘接层对LED灯结温的影响

自制BN/EP(环氧树脂)复合材料和Al₂O₃/EP复合材料作为LED灯PCB板和散热铝块之间的粘接层材料,采用精密钻孔的方法用高精度测温仪测量LED灯正常工作时的温度分布,讨论粘接层对结温的影响,并与COMSOL Multiphysics软件模拟结果进行对比分析。实验测量LED结温与模拟结温变化趋势基本一致,结温会随着粘接层厚度的增加而上升、随着粘接层复合材料热导率的增加先快速降低而后趋于平缓。最终得到PCB板和散热铝块间最佳粘接层厚度和粘接层复合材料配比,当BN的质量分数为60%时,BN/EP复合材料粘接层的热导率最高,此时LED结温为75.2 ℃,比纯环氧树脂粘接层LED的结温降低了27.6 ℃。而Al₂O₃/EP复合材料粘接层LED的最低结温为78.2 ℃,此时Al₂O₃的质量分数为50%。     

双层粘接板界面的超声非线性谐振特性分析

采用声-力-电类比建立粘接界面非线性力学行为的等效非线性振荡电路,以求解双层粘接板的超声非线性谐振频率。理论上导出非线性谐振频率方程,确定双层粘接板非线性谐振频率与激励幅度、三阶弹性劲度系数的解析关系。双层粘接铝板的超声实验发现:在不良粘接情形下,超声谐振频率发生偏移,其值大于粘接完好区,且激发了较强的三次谐波,但二次谐波幅度变化不大。实验结果表明三次谐波幅度上升,超声谐振频率也显著增大,与理论导出非线性谐振频率变化规律相吻合,且三次谐波与基波、二次谐波的比值反映了非线性谐振频率变化趋势,证实粘接层三阶劲度系数是产生非线性共振频率偏移的主要因素。      

透镜的粘接固定技术

本文对透镜固定技术作了分析,提出了以透镜粘接固定法代替传统的包边法和压圈固定法。对粘接剂的选择、粘接固定形式、粘接工艺及质量验证等问题均作了较详细的介绍,并列举了有关试验结果。     

粘接界面特性的超声检测与评价

粘接界面特性的超声检测与评价既是物理学的前沿问题,又是经济建设和国防安全亟需解决的应用问题。高波阻介质下多层低波阻介质界面脱粘检测、滑移界面检测和粘接强度定量评价是粘接质量检测中遇到的三大难题。本文综述了课题组十余年来在攻坚三大难题方面的研究工作：建立了共振匹配理论,发明了六项关键技术并实现了技术集成,研制出全新概念的超声检测设备,解决了第一个难题;成功研制出横波直探头,用纵横波综合判断方法解决了第二个难题;对第三个难题,建立了粘接界面非线性弹簧模型,为利用非线性声学参量评价粘接界面奠定了理论基础,并探索性地利用统计性方法对粘接强度进行了预测,取得较好效果。     

光学仪器结构件粘接用胶的改性

本文论述了光学仪器产品结构件粘接用环氧树脂胶改性的可能性及其机理。对光学零件与金属框座及薄型、微小型金属结构件粘接用胶，选用含有聚丙二醇的二环氧化合物进行改性；对一般金属结构件及专用工具粘接用胶，选用端羟基丁腈共聚物（ＣＴＢＮ）进行改性。并分别添加适当的活性稀释剂及相应的固化剂，组成环氧树脂体系胶粘剂。经过多年的生产实践表明：它们均具有较好的增韧效果及粘接性能，粘接的结构件性能稳定可靠。     

高稳定性星载多普勒差分干涉仪支撑结构设计

为了保证星载测风多普勒差分干涉仪的力学稳定性和热稳定性,设计了一种低热传导微应力装夹支撑结构,采用胶合与弹性压紧相结合的方法对干涉仪进行安装.首先,结合多普勒差分干涉仪的结构特点和稳定性要求,采用四点环形凸台的粘接形式对底座粘接面进行了优化设计,并与已有的网格化多点凸台粘接面形式进行对比.然后,针对随机振动条件下干涉仪与底座粘接面响应应力过大的问题,设计了施加预紧力的压盖结构来提高粘接可靠性.最后,对干涉仪组件进行了有限元仿真和环境振动试验,分析和验证了干涉仪组件的低热传导性和力学可靠性.结果表明,所设计的四点环形凸台粘接形式相较于已有粘接形式在相同条件下由底座导入光学组件的热量减少了63.54%,随机振动时粘接面最大响应应力为2MPa,干涉仪组件的模态频率均在1 900Hz以上;有限元仿真与试验结果的相对误差均在8.6%以内.基于四点环形凸台面粘接并施加预紧力的干涉仪组件具有低热传导、高力学可靠性的特点,结构设计合理,性能可靠.     

光纤光栅自动化金属粘接性能

用超级电镀技术将光纤光栅应变传感元件自动粘接在金属基体上,力学模型分析表明该方法可以有效提升应变传递效率.为了检测该方法的可行性,从光纤光栅自动化粘接的主要工艺环节出发,以光纤光栅的光谱特性为研究对象,以材料力学试验为手段,对自动化金属粘接后的3个光纤光栅进行了光学特性分析和力学特性试验.结果表明:自动化金属粘接光纤光栅的成活率为100%,光纤光栅粘接后的应变测量灵敏度保持在1.2 pm/με,应变传递效率在0.98以上,线性度达0.99,光纤光栅在加卸中的一致性偏差仅为10~(-6)、漂移仅为0.05,优于传统手工粘接.     

7056玻璃与大面积GaAs外延片粘接工艺分析

介绍7056窗玻璃与大面积GaAs外延片的牯接工艺,并分析了GaAs片的表面形状、氮化硅的厚度、组分及粘接前的清洁处理工艺对粘接质量的影响。着重讨论了压力、温度和加热速率三者之间内在联系及其选取范围,给出了粘接工艺的调整和控制方法。     

三层介质超声谐振模式随材料和界面粘接性能变化的演变规律

在用超声波谐振对粘接材料的粘接强度进行无损评估时, 不同模式对粘接强度的敏感程度受到众多因素和参数的影响, 对检测结果的可靠性至关重要. 基于多层介质中声传播和界面弱粘接边界条件的理论模型, 将一个上下非对称的金属-粘接剂-金属三层结构的平面波反射系数函数中的谐振模式看作是上下铝金属层各自的Lamb波频散模式通过夹心粘接剂层相互耦合后叠加组成. 改变影响结构粘接强度的因素, 即粘接剂的性能参数(声阻抗、密度、厚度)和界面切向劲度系数k_t来分析三层结构谐振模式耦合方式的变化,得出结论: 粘接结构粘接性能的变化基本上不改变与被粘铝层相关的固有部分的Lamb波模式, 而它们的耦合模式则在谐振频率上产生平移并会与固有模式进行交换和替代; 不同参数的变化引起的模式演变有各自的规律, 大多可彼此区分.     

铝合金粘接件界面层超声检测的进展

本文简述了检测铝合金粘接件界面层质量的超声反射法中有关理论和实验技术.介绍了粘接件中多孔Al_2O_3薄层有效弹性常数的确定方法和Al_2O_3/有机涂层之间界面的粘弹体模型.对五层媒质组成的粘接件声反射系数的理论值和实验值进行了比较.指出了粘接件界面层超声检测中一些尚待解决的问题。     

相位校正器粘接局部应力控制技术

通过理论分析,对相位校正器的镜面与支撑结构间的粘接建立模型进行仿真研究,提出了在相位校正器镜片上加工小圆柱,使其粘接应力由镜片本身转移到突出部位的小柱子上,有效改善了相位校正器镜面局部粘接应力,使镜面局部高阶像差得到缓解,并通过试验验证了其有效性。     

HL-2M装置环向场线圈匝间绝缘工艺研究

为研究HL-2M装置环向场线圈的匝间的绝缘,利用拉伸剪切试验研究了浸胶玻璃毡布和环氧玻璃坯布在不同的压力作用下热烘焙固化后与铜板的粘接性能。结果表明,在不同结构组合和不同压力下,热烘焙固化后的匝间绝缘与铜板的粘接性能存在一定差异。HL-2M装置环向场线圈的匝间绝缘选取了浸胶玻璃毡布和环氧玻璃坯布间隔组合的结构,在8MPa压力下进行热烘焙固化,绝缘层与铜板的静态粘接强度达到24MPa,动态疲劳粘接强度与剪切试验循环次数有关。     

光学塑料零件粘接用胶的选择与改性

光学塑料和其它工程塑料一样，由于表面能低，胶液在其表面难以润湿和粘合。为提高光学塑料零件的粘接性能，需寻求适合于光学塑料零件的粘接材料。根据相似相溶的原理，趋向于选用与光学塑料材料分子结构相似的树脂作为光学胶的基本粘料。本文介绍了聚甲基丙烯酸甲酯（ＰＭＭＡ）和聚本乙烯醇薄膜（ＰＶＡＬ）等光学塑料零件与光学玻璃零件粘接时的有关情况。作为光学粘接材料主要选用ＪＮ－７９１光学环氧树脂胶并掺入［Ｎ·Ｓ］硅烷偶联剂的改性胶和以环氧丙烯酸酯为光敏树脂的ＧＢＮ－５０１光学光敏胶。本文着重就相似相溶原理以及为提高粘接性能的作用机理作了初步的探讨。