新研究表明复合铆钉可提供更轻便、耐腐蚀的连接效果_商业

新研究表明复合铆钉可提供更轻便、耐腐蚀的连接效果

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2025-12-16 12:19:11

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（来源：中国航空报）

　　热塑性棒（黑色）通过热压机（绿色）和圆柱形模具（灰色）成型，用于连接两个矩形型材（黄色）。　　哈尔滨工业大学和俄罗斯斯科尔科沃科技学院的研究人员设计并测试了一种新型复合材料连接机制，用于连接桥梁、电厂冷却塔、水处理设施、码头和海上石油钻井平台等结构的复合材料部件。该方案可替代笨重且易腐蚀的金属螺栓。　　斯科尔科沃科技学院材料系副教授、该研究的首席研究员亚历山大·萨福诺夫解释用途说：“世界各地有数十座桥梁完全由纤维增强复合材料制成。但有一个问题：这些结构是由金属螺栓连接的，这增加了结构的重量并缩短了其使用寿命。实际上，金属部件的使用寿命往往限制了整个结构的使用寿命。对于暴露于腐蚀性介质（例如，海水、某些工业化学品和高温蒸汽）的结构，这种情况更为突出。”　　该研究团队提出用玻璃纤维增强聚丙烯铆钉取代螺栓。构成桥梁或其他结构的复合材料型材采用热反应聚合物制成，这些聚合物一旦固化，重新加热后不会改变形状；而棒状热塑性铆钉可以穿透两个型材，然后通过熔化并压扁两端进行固定。　　这些铆钉采用拉挤成型工艺制造，该工艺是将浸渍聚合物的增强纤维拉过一个特定形状的高温狭窄通道（称为拉模），然后进行硬化处理。　　研究人员进行了测试，以测量所得接头的机械强度。这些测试揭示了接头断裂的极限载荷，以及结构在极限载荷的20%~90%范围内可承受的加载和卸载循环次数。研究人员还对分别采用螺栓、胶黏剂以及胶黏剂加铆钉连接的类似试样进行了三项类似的实验。　　测试结果证实，该团队提出的铆接接头能够减轻结构重量并消除腐蚀问题。这些数据可用于设计不含金属部件的纯复合材料结构，例如,码头、桥梁、危险化学品运输集装箱等。该项研究发表在《材料与设计》期刊上。（航柯）

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