有机化工论文_Kevlar纤维增强树脂基复合材料

文章摘要:纳秒激光加工在纤维增强树脂基复合材料的加工中应用广泛，但在对温度较敏感的Kevlar纤维增强树脂基复合材料（KFRP）的激光加工中，极易产生不可控的热损伤。本文针对Kevlar增强树脂基复合材料的纳秒激光切割，分析激光加工过程中的温度演变过程，根据激光加工烧蚀阈值理论，分析Kevlar增强树脂基复合材料的烧蚀阈值及烧蚀机制，并基于热传导中的能量守恒定律、质量守恒以及动量守恒，分别建立Kevlar纤维和树脂基体热影响区的损伤预测模型。结果表明，Kevlar纤维增强树脂基复合材料激光加工热影响区存在显著差异，可以通过切削温度变化规律明显区分激光加工不同损伤区域；Kevlar纤维的烧蚀阈值为0.01 J·cm^-2，环氧树脂基体的烧蚀阈值为0.005 J·cm^-2；切缝宽度、切缝深度、炭化区宽度的理论预测模型与实验结果基本吻合，激光加工工艺参数对热影响区影响显著，其中，激光功率对切缝宽度的影响最大，扫描速度对切缝深度、炭化区宽度的影响最为显著，但脉冲宽度和重复频率对热影响区影响较小。

文章关键词:Kevlar纤维增强树脂复合材料(KFRP),纳秒激光切削,烧蚀阈值,热影响区,切削温度,

项目基金:国家自然科学基金（52175400;51805164;52075127）,湖南省自然科学基金（2021JJ30263）,江苏省自然科学基金（BK20201474）,湖南省教育厅资助科研项目（18A182）,