碳纖維輥筒復(fù)合材料修復(fù)后耐久性考量

    復(fù)合材料修復(fù)后能耐用多久？這個(gè)答案可以說(shuō)是數(shù)十年之久，但是這需要恰當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，例如，玻璃纖維材料修復(fù)后曾有50年的使用記錄，當(dāng)然這也是面對(duì)環(huán)境侵蝕的情況下進(jìn)行了充分的防護(hù)才達(dá)到的成績(jī)，這些來(lái)自環(huán)境的侵蝕包括： 

    ◆高溫（紅外線輻射）和紫外線（UV）輻射會(huì)侵蝕樹脂和光纖 

    ◆潮濕環(huán)境下，如果纖維沒(méi)有事先進(jìn)行密閉性能良好的包覆或者鑄模不夠飽滿，都會(huì)受到侵蝕

     ◆來(lái)自燃料或汽油、液壓流體、防凍液、酸性物質(zhì)、涂層脫色劑以及其他溶劑的化學(xué)侵蝕 抵擋高溫和UV輻射的 好措施是使用UV抑制劑對(duì)修復(fù)表層進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)涂層，這樣形成的表層光亮色彩也足以反射紅外線輻射。

    二十世紀(jì)70年代進(jìn)行過(guò)的一項(xiàng)研究表明，黑色涂層的復(fù)合材料表層溫度可以比周邊氣溫高出115°F到120°F(即29℃到35℃)。在排氣管或其他高溫部位附近區(qū)域的修復(fù)也必須使用高溫專業(yè)樹脂和黏合劑。電流腐蝕也需要予以考慮，例如直接接觸鋁層的碳纖維會(huì)呈現(xiàn)迅速老化，特別是用螺栓進(jìn)行修復(fù)時(shí)，需要慎重選擇采用的扣件。處于電流相對(duì)兩極的兩種材質(zhì)形成直流，會(huì)導(dǎo)致電流腐蝕，但腐蝕情況僅會(huì)出現(xiàn)在金屬層，而不會(huì)出現(xiàn)在碳纖維上，同時(shí)潮濕環(huán)境會(huì)促使這種腐蝕更加惡化。另一種抵擋電流腐蝕的方法是用分界層將碳纖維與鋁隔離，分界層可以采用玻璃纖維、黏合軟膜或其他無(wú)電抗性材質(zhì)。 黏合修復(fù)的表層預(yù)處理 盡管螺栓修復(fù)有時(shí)也會(huì)使用在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上，但常見的耐久性修復(fù)解決方案還是沖刷斜切黏合修復(fù)，這種方式能夠有效保持材料的力度和硬度，同時(shí)保證了在空氣動(dòng)力環(huán)境中表層的平滑，如果需要雷達(dá)遁形性能，這種修復(fù)效果同樣可以具備。黏合修復(fù)的耐久性決定于使用在修復(fù)補(bǔ)丁和修復(fù)部位表層之間的黏合劑性能，而主要影響?zhàn)ず蟿┬阅艿淖兞堪ㄟx擇恰當(dāng)，黏合劑加工處理，均勻統(tǒng)一的黏合厚度（既不能太薄，也不能太厚），以及黏合部位的表層預(yù)處理。 

    在二十世紀(jì)50年代，F(xiàn)okker F27雙渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)客機(jī)采用石碳酸黏合劑來(lái)對(duì)鋁表層之間進(jìn)行黏合。1985年11月4日到6日，在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的國(guó)際耐飛性技術(shù)與工程聯(lián)盟第15屆年會(huì)上，荷蘭Schiphol Fokker的耐久性黏合專家R.J. Schliekelmann在其報(bào)告中提到了這一點(diǎn)。使用壓熱器是為了在升高的溫度和壓力之下進(jìn)行黏合修復(fù)。修復(fù)部位的結(jié)構(gòu)性能良好，并且黏合修復(fù)效果并未隨著溫度和濕度的變化而減弱，許多修復(fù)成果堅(jiān)持了數(shù)十年之久。二十世紀(jì)60年代，航空航天行業(yè)開發(fā)出環(huán)氧黏合劑，本預(yù)期能夠達(dá)到同樣滿意的效果，但是黏合修復(fù)的連接卻隨后在70年代首次出現(xiàn)了因高溫/潮濕環(huán)境而老化的情況，令人大失所望。在隨后的20年里，不計(jì)其數(shù)的研究奠定了如今被廣泛接納的一個(gè)事實(shí)：表層預(yù)處理工序是導(dǎo)致黏合耐久性有幾天和數(shù)十年之差的根本原因。這一領(lǐng)域的努力目標(biāo)便是實(shí)現(xiàn)有效且有力的黏合修復(fù)，而修復(fù)失效的原因僅存在于黏合劑本身，如常見的膠合失效、黏合劑從修復(fù)補(bǔ)丁或者修復(fù)表層剝落，也就是黏合失效。 需要指出的是，盡管黏合連接修復(fù)領(lǐng)域的研究已經(jīng)聚焦在膠合失效上，實(shí)際中還是很可能存在膠合失效而沒(méi)有黏合修復(fù)成功。例如，如果黏合劑沒(méi)有被充分處理，這可能是由于沒(méi)有達(dá)到適當(dāng)?shù)奶幚頊囟?。?dǎo)致的黏合連接失效主要在于膠合，沒(méi)有正確處理的黏合劑將會(huì)脫落，因而失效原因還是在其自身。因此，如果將黏合劑恰當(dāng)處理并充分發(fā)揮其性能的情況下膠合失效，這樣黏合失效就往往是由于黏合修復(fù)表層未達(dá)到充分的黏合所造成，焦點(diǎn)直指表層預(yù)處理環(huán)節(jié)。