单向硼/环氧补片单面修复厚度为1.76mm、5.20mm和10.20mm三种铝合金板试件的疲劳寿命分别是未修复试件的22.30倍、12.84倍和8.40倍;单向硼/环氧补片单面修复后,铝合金板的裂纹扩展速率比修复前的裂纹扩展速率小一个数量级,即复合材料补片胶接修复能大大延缓铝合金板疲劳裂纹扩展,且修复试件和未修复试件的裂纹扩展速率均随铝合金板厚度增大而增大;单面修复试件的归一化裂纹长度差Δa随铝合金板厚度增大而增大,说明补片对铝合金板未修复表面裂纹的限制作用随铝合金板厚度增大而减弱;单向硼/环氧补片单面修复试件的疲劳寿命高于单向碳/环氧补片单面修复试件的疲劳寿命。

我国关于硼/环氧复合材料及其修复铝合金厚板的研究则更少。 方铝管研制出了满足胶接修复用的硼/环氧复合材料补片,研究了硼/环氧复合材料的树脂基体性能、纤维与基体间的界面性能和复合材料力学性能,确定其树脂基体配方和复合材料制备工艺;考察残余热应力、铝合金板厚度、补片材料种类、补片铺层和几何参数及修复工艺等对修复效果的影响,重点考察了试件的热应力、准静态拉伸性能和疲劳性能。 采用液体丁腈橡胶(LNBR)改性环氧树脂E-51,考察了其热学、力学和固化反应动力学性能;采用接触角法和改进的单纤维拔出试验方法研究了纤维与基体间的界面性能,同时考察了硼纤维表面处理方法和环氧树脂体系对界面剪切强度的影响;在此基础上,制备出了硼/环氧复合材料,考察了硼/环氧复合材料的力学性能和拉伸破坏模式。

同时研究了疲劳破坏模式对修复效果的影响。结果表明方铝管修复试件疲劳破坏由胶粘剂层界面脱粘控制时(厚度为1.76mm铝合金板单面修复试件),无论铝合金板初始裂纹长度有多大(甚至裂纹完全贯穿铝合金板宽度),复合材料补片单面修复均能大幅度提高其准静态拉伸和疲劳性能;单面修复试件的最大拉伸载荷能恢复到完好试件的90%左右(铝合金板断裂副修复后也能恢复到完好试件的60%以上),疲劳寿命(最大应力为80MPa,应力比为0.1)能达到初始裂纹长度为12mm铝合金板的21倍以上;当修复试件疲劳破坏由铝合金板裂纹扩展控制时(厚度为5.20mm和10.20mm铝合金板单面修复试件),修复试件的准静态拉伸和疲劳性能均随初始裂纹长度增大而降低。