严苛老化环境下凯夫拉-黄麻混杂纤维复合材料与铝合金螺栓/胶接/混合连接的静力与疲劳性能研究

为解决混杂天然-合成纤维复合材料(如凯夫拉-黄麻层压板)与异质材料(铝合金)连接时的界面失效难题，研究人员通过对比胶接(bonded)、螺栓(bolted)和混合连接(HBB)在海水/酸液老化后的性能，发现HBB接头静态强度提升32%，疲劳寿命较胶接/螺栓连接分别提高40%-55%，其70% UTS载荷下酸老化后仍保持97%疲劳寿命，为恶劣环境复合材料连接提供优化方案。

　　

当凯夫拉(Kevlar)与黄麻(jute)这对"混血儿"复合材料遇上铝合金，如何在严苛的酸碱海洋环境中实现"跨界联姻"成为研究焦点。通过模拟海水浸泡和酸性腐蚀的老化实验，科学家们给三种"婚约方式"——胶黏剂结合的"温柔相拥"、螺栓固定的"钢铁誓言"，以及二者结合的"混合承诺"(HBB)做了全面体检。

拉伸测试以1 mm/min速度揭开真相：胶接接头因界面脱粘率先"掉链子"，螺栓连接则上演了 bearing(挤压)和net-tension(净截面拉伸)的双重悲剧。而采用"双保险"的HBB连接展现出惊人韧性，静态强度飙升至传统方法的1.3倍，在50%-70%极限抗拉强度(UTS)的疲劳考验下，其寿命比胶接延长55%，甚至在酸液腐蚀后仍保留97%的"续航能力"。

显微镜下的微观世界更精彩：胶接界面出现"感情裂隙"，螺栓孔周围材料"不堪重负"，而HBB则呈现delamination(分层)与adhesive failure(胶层失效)的复合型损伤模式。这项研究为复合材料与金属的"跨界婚姻"提供了抗老化解决方案，特别适合船舶和海洋工程等恶劣环境应用。