MASTERBOND,EP45HTAN,用于在極端溫度下將鈦合金與碳碳復合材料粘接

背景 研究人員來自 QSS Group, Inc.、俄亥俄州航空研究所和 NASA 格倫研究中心，他們致力于測試粘接劑在極端溫度和惡劣條件下將鈦合金與碳碳復合材料粘接的強度。他們測試了多種配方，發現 Master Bond EP45HTAN 能夠應對這一挑戰。

鈦合金與碳碳復合材料的粘接 在這項研究中，商用高溫、熱導性環氧樹脂、硅膠和（無機）陶瓷粘接劑被用于將碳碳復合材料與商用純鈦板粘接。研究的目的是評估在木星冰月探測器（JIMO）的熱排放系統組件中，粘接與釬焊結合使用的可行性。使用粘接劑可以顯著改善和簡化制造工藝，同時降低成本。這項研究還將有助于確定粘接劑在表面系統中的適用性。特別強調了模擬在熱排放系統冷端，將鈦管粘接到碳碳面板上的操作條件。

測試參數 這些粘接系統的機械性能進行了評估。被粘接的表面經歷了極端的高溫和低溫，以確定它們的長期耐久性。將粘接面經過 530-600K（494-620°F/257-327°C）的高溫和 77K（-321°F/-196°C）的液氮低溫處理 24 小時，測試后測量了拉伸剪切強度（BST）。測試在發現 600K 過于嚴苛后調整至 530K。

分析 在粘接界面進行顯微分析，結果使 18 個候選材料中的 12 個被淘汰。由于在粘接接頭處觀察到了空洞、孔隙和裂縫，這將對強度和熱導率產生不利影響。保持強大的熱導率是這些粘接劑的重要目標。此外，初步結果顯示一些粘接系統未能很好地粘附到鈦合金上。為了克服這一缺陷并提高粘附性，對鈦試片進行了噴砂處理，以粗糙化表面。最終結果表明，填充鋁氮化物的 Master Bond EP45HTAN 在測試條件下表現出最佳的機械性能，剪切強度為 8-9 MPa。

結論 研究表明，在使用 EP45HTAN 進行粘接后，發生了在 C/C 復合材料外層的拉伸斷裂，表明該粘接劑比所連接的復合基材更強。

來源 1 Cerny, Jennifer, Gregory Morscher. 《鈦合金與碳碳復合材料的粘接用于熱排放系統》。http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20060051753.pdf

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