复合材料连接技术进展_黄志超(3)

第4期黄志超，等：复合材料连接技术进展3

3缝合连接

缝合连接是采用缝线进行连接，有两种情况：一

种情况是层压板本身是缝合的，即沿厚度方向进行缝合，另一种情况是用缝线将两个或多个被连接构件连接在一起。多被应用于缝合层合板复合材料，缝合连接示意如图3

。

图3缝合连接

Fig.3Stitchedjoint

焦亚男［15］从缝合方向、搭接长度、缝合密度等方面对三维编织复合材料缝合连接的拉伸性能进行研究，指出搭接长度与试件宽度比值在2.5左右时拉伸性能较好，仅比三维整体编织试件降低25%，缝合方向对拉伸性能影响不明显。毛春见［16］对缝合复合材料层板进行了低速冲击和冲击后压缩实验，认为缝合层板比未缝合层板有更好的抗冲击性能和冲击后压缩强度，缝合密度越大越好，缝合方向和层板铺层方向也都有影响，特别是增加0°方向铺层时提高效果明显。

缝合连接能明显提高层压板的层间断裂韧性和层间剪切强度，特别是在零件破坏后，缝线可使碎片连接在一起，避免后续更危险的灾难性破坏，有利于阻止损伤扩展。缝合连接属于辅助性连接，通常与RTM、RFI、VARI等工艺一起使用，最主要的优点是采用真空袋固化，压力较低，不使用热压罐成型，因此制造成本低许多，对于推广使用复合材料非常有利。

4Z-pin连接

Z-pin连接是借鉴缝合技术中不连续缝线方法，

在层合板的预浸件中直接嵌入固化好的纤维短棒或Z-pin连接如图4。

金属短棒，再固化预浸件形成层合板的工艺过程。

Z-pin的直径一般在0.2～1.0mm之间，体分比

图4Z-pin连接

Fig.4Z-pin

joint

一般在2%～5%左右，其类型有金属类和非金属类。向复合材料嵌入Z-pin采用整体嵌入式的较多，嵌入Z-pin有两种工艺方法：一种是热压罐法，另一种是

由美国Aztex公司提出的超声植入法（ultrasonically灵活，应用广泛。

assistedz-fibre，UAZ）如图5［17］，UAZ工艺使用方便、

复合材料Z-pin连接的研究目前很多都是采用T型连接形式，KOH［17-18］对复合材料T型Z-pin连接有较深入的研究，得到Z-pin体分比、加载角度、连接厚度、外凸缘厚度等因素与Z-pin连接的关系。

Z-pin连接与缝合连接有许多共同特征，而且

Z-pin连接设备成本低，可用于较小曲率半径的区Z-pin连接可用材料较多，没有电化学腐蚀和吸湿问题。缺点是不能与RTM、RFI、VARI等预成型工艺一

起使用。

域，也能用于夹层结构提高抗压塌和剪切能力；

图5T型连接中Z-pin的UAZ嵌入过程

Fig.5TheUAZembeddingprocesswithZ-pinof

T-stiffenedpanelspecimen

5混合连接

复合材料混合连接是至少采用两种连接方法将两个或多个被连接构件连接在一起，通常是贯穿厚度