濕熱環(huán)境下孔隙對CFRP力學(xué)性能的影響研究.pdf

1、碳纖維/樹脂基復(fù)合材料以優(yōu)異的性能在航空航天領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是其在儲存和使用過程中要經(jīng)受多種環(huán)境因素的影響，濕熱環(huán)境是經(jīng)常遇到的環(huán)境因素之一，導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能下降。而由于復(fù)合材料特殊的成型工藝，其內(nèi)部不可避免的產(chǎn)生孔隙缺陷，它對復(fù)合材料的力學(xué)性能存在不利影響。在孔隙缺陷存在的條件下，濕熱環(huán)境對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響更為嚴(yán)重。因此，研究濕熱環(huán)境下孔隙對復(fù)合材料的影響具有重要意義。
　　采用熱壓罐成型工藝制備碳纖維/環(huán)氧復(fù)合

2、材料層壓板，設(shè)置不同的固化壓力0.4、0.2和0.0MPa，得到的孔隙率范圍為0.33-2％。采用超聲 A掃描和金相顯微鏡分析孔隙率、孔隙形貌、分布和尺寸等特征；根據(jù)HB7401-96進行濕熱環(huán)境試驗，進行靜態(tài)力學(xué)性能測試包括拉伸性能、壓縮性能、彎曲性能和層間剪切性能。
　　研究結(jié)果表明：孔隙率從0.33%增大到2%，孔隙的尺寸由圓球形增大為拉長形，而且會沿層間發(fā)展，長寬比集中在1.54-3.34之間。吸濕飽和后，出現(xiàn)層間裂紋，裂

3、紋會由孔隙處引發(fā)并擴展。層壓板吸濕初始階段遵循
　　1t的線性關(guān)系。吸濕后期偏離線性關(guān)系。飽和吸濕量和擴散系數(shù)都隨著孔隙率的增加而增加，吸濕到達飽和的時間隨孔隙率的增加變化不明顯，試樣尺寸影響平衡吸濕量和擴散系數(shù)。
　　拉伸強度和拉伸模量隨吸濕時間的延長呈現(xiàn)起伏狀變化，最終下降，彎曲、壓縮和層間剪切性能呈現(xiàn)下降趨勢。隨孔隙率增加，拉伸強度下降了6.5%、2.5%和1.2%，吸濕飽和后拉伸模量基本上無變化；吸濕飽和后壓縮強度下