熱氧老化對(duì)三維四向編織碳-環(huán)氧復(fù)合材料壓縮性能的影響.pdf

1、先進(jìn)聚合物基復(fù)合材料，因其出色的比強(qiáng)度、比剛度以及其靈活的可設(shè)計(jì)性等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天飛行器結(jié)構(gòu)。但是，碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為航空航天結(jié)構(gòu)件，在使用過程中多數(shù)要遭受熱氧環(huán)境的考驗(yàn)，并且會(huì)遭遇壓縮載荷作用，因而復(fù)合材料高溫老化后的壓縮性能在實(shí)際中的應(yīng)用尤其重要。本課題正是基于這一事實(shí)，主要研究了不同老化溫度和不同老化時(shí)間對(duì)樹脂基三維四向編織和層合復(fù)合材料壓縮性能的影響規(guī)律。
　　選取了四個(gè)溫度(80℃、100℃、1

2、20℃、140℃)對(duì)環(huán)氧基樹脂及其復(fù)合材料做持續(xù)168h、360h、720h、1200h的熱空氣老化實(shí)驗(yàn)，得到如下結(jié)論:
　　(1)澆注體X射線光電子能譜(xps)測(cè)試結(jié)果及外觀形貌表明:隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，澆注體表面O元素含量增加，基體表面被氧化，發(fā)生了化學(xué)老化。
　　(2)在不同老化溫度下，兩種復(fù)合材料的單位面積失重均隨老化時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，并且溫度越高，其單位面積失重下降越快，相同老化條件下，三維四向編織復(fù)合材料的單位面積

3、失重要小于層合復(fù)合材料。
　　(3)對(duì)老化前后三維編織和層合復(fù)合材料的橫截面進(jìn)行了觀察，研究發(fā)現(xiàn)，在垂直于纖維表面都有微裂紋產(chǎn)生，并且隨著老化溫度的升高以及老化時(shí)間的延長(zhǎng)，微裂紋數(shù)目增加，開口變深，而在平行于纖維表面基本沒有微裂紋產(chǎn)生。
　　(4)利用DMA對(duì)兩種不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，在低于澆注體Tg溫度(80℃、100℃)下老化時(shí)，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)，兩種復(fù)合材料的Tg均先上升再下降。而在接

4、近或者大于澆注體Tg溫度(120℃、140℃)下老化時(shí)，兩種復(fù)合材料的Tg從老化開始就隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而下降，并且在相同老化條件下，編織復(fù)合材料的Tg大于層合復(fù)合材料。
　　(5)靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果表明:在不同老化溫度下，隨著老化時(shí)間的增加，兩種復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度保留率都呈指數(shù)規(guī)律下降，且溫度越高強(qiáng)度下降越明顯，在相同老化條件下，三維四向編織復(fù)合材料的壓縮強(qiáng)度保留率要大于層合復(fù)合材料。
　　(6)對(duì)兩種復(fù)合材料壓縮斷裂后