短纤维增强PEEK通过增材制造的热力学合成型性能
Qili Sun1, Xiaomu Wen2, Guangzhong Yin3
1College of Mechanical and Electrical Engineering, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China.
Polymers
|July 13, 2024
概括
一种新的热力学合工艺增强了PEEK/碳纤维 (CF) 复合材料的融沉积建模 (FDM),减少了孔隙性,但影响了层间粘合. 这项研究提供了关于优化复合材料制造的见解.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 聚乙基 (PEEK) 和短碳纤维 (CF) 复合材料是先进的材料,在苛刻的环境中具有应用.
- 沉积建模 (FDM) 是一种广泛使用的增材制造技术,用于生产基于聚合物的组件.
- 扭曲变形是复合材料的FDM中常见的问题,影响零件质量和性能.
研究的目的:
- 开发和评估一种新的热力学合工艺,用于PEEK/CF复合材料的FDM.
- 研究预热和冲击压缩对FDM制造的PEEK/CF样品的成型质量和性能的影响.
- 分析曲线变形机制,了解孔隙性和层间粘合特征.
主要方法:
- 制备PEEK/短碳纤维 (CF) 复合材料.
- 在FDM方法中实施了一种新的热力学合工艺,涉及预热和冲击压缩.
- 有限元模拟分析以确定形变形机制.
- 实验测试用于测量样品的多孔性和层间粘合强度.
主要成果:
- 拟议的热力学合工艺改善了FDM样品的整体成型质量.
- 随着冲击温度和频率的增加,PEEK/CF复合材料的孔径从10.15%降至6.83%.
- 层间粘合强度从16.9 MPa降至8.50 MPa,与印刷层高度变化有关.
结论:
- 新的热力学合工艺提供了一种方法来提高FDM制造的PEEK/CF复合材料的成型质量.
- 降低孔隙度和层间粘合强度之间存在一个权衡,需要优化工艺.
- 已建立的热力学合模型为了解和改进FDM PEEK/CF复合材料的机械和孔隙性质提供了一个框架.
