钛合金波纹夹芯层板的力学性能及防冰涂层的研究

摘要

本文以钛合金夹芯层板作为对象，一方面着重研究不同夹芯结构对波纹夹芯层板静力学性能影响，通过数值模拟及实验验证探讨不同波长梯形夹芯层板对压缩及剪切等外加载荷响应；另一方面考虑到高表面能钛合金在低温高湿环境下极易结冰问题，通过构建涂层改变钛合金基材表面化学成分及表面微结构以获得防冰性能。通过齿轮冷轧成形梯形夹芯并以钎焊的方法连接面板及芯板制备梯形波纹夹芯层板，采用数值模拟方法分析具有不同波长(2.5 mm、5 mm、7.5 mm)梯形夹芯层板承受面板法向压缩及面内剪切载荷响应，对比三种梯形夹芯层板变形过程及失效强度；采用实验方法验证了波长为5mm波纹夹芯层板承受压缩及剪切载荷的变形及破坏过程，并验证了数值模拟的准确性。分析了夹芯层板变形过程载荷随位移变化特征，并讨论了不同波长梯形夹芯层板承受压缩/剪切载荷性能。表面自由能和表面微结构对固体表面浸润性能起决定性作用。首先，通过γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷/甲基丙烯酸三氟乙酯单体分别与甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯单体自由基聚合反应制备改性聚丙烯酸树脂，讨论了硅/氟单体用量对涂膜表面疏水及涂膜与钛合金附着力影响；再次，纳米SiO2表面经甲苯二异氰酸酯活化后进行硅烷偶联剂化学改性，分析了纳米 SiO2表面改性机制及改性后性能；最后，将表面疏水改性纳米 SiO2分散于低表面能有机硅改性聚丙烯酸中制备防冰涂层，探讨了改性纳米SiO2用量(0％、2%、4%、6%、8%、10%)对涂层表面浸润性、过冷水结晶点及涂层与冰层之间粘附力的影响规律。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 钛合金波纹夹芯层板的制备及力学性能研究现状

1.3 钛基防冰涂层研究现状

1.4 课题研究意义、研究内容

第二章 钛合金波纹夹芯层板静力学性能数值模拟

2.1 钛合金波纹夹芯层板数值模拟

2.2 钛合金波纹夹芯层板静力学性能模拟结果与分析

2.3 本章小结

第三章 钛合金波纹夹芯层板静力学性能实验研究

3.1 钛合金梯形波纹夹芯层板制备

3.2 钛合金波纹夹芯层板静力学性能实验

3.3 钛合金波纹夹芯层板静力学性能结果与分析

3.4 本章小结

第四章 有机硅/氟改性聚丙烯酸树脂的制备及性能研究

4.1 实验内容

4.2 有机硅/氟聚丙烯酸树脂表征方法

4.3 自由基聚合有机硅/氟改性聚丙烯酸树脂结果与分析

4.4 本章小结

第五章 纳米SiO2/有机硅改性聚丙烯酸复合防冰涂层制备及性能研究

5.1 实验部分

5.2 结果与分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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