牛一凡
,
杨赢
,
孟积兴
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160526.004
为准确测定复合材料界面结构的尺寸与性能,提出一种原位峰值力纳米力学模量成像(PF-QNM)技术,对其测试原理、校准方法和适用性进行分析,并采用PF-QNM技术对碳纤维/聚醚醚酮(T300/PEEK)、碳纤维/聚醚砜(T300/PES)和碳纤维/环氧树脂(T700/TR1219B)三种复合材料的界面尺寸和各组分原位模量进行测试.结果标明:该方法的横向分辨率可以达到纳米尺度,测得树脂、界面、纤维区域的弹性模量数值呈梯度上升趋势,区分度明显,T300/PEEK、T300/PES和T700/TR1219B复合材料界面厚度分别为(69.3±7.9)nm、(101.3±10.2)nm和(48.4±5.4)nm.实验范围内,热固性复合材料界面厚度小于热塑性复合材料.对模量成像图统计分析可得,T300/PEEK、T300/PES和T700/TR1219B复合材料的树脂区平均弹性模量分别为4.36 GPa、4.96 GPa和3.59 GPa,与其宏观弹性模量数值较为接近.
关键词:
树脂基复合材料
,
碳纤维
,
界面
,
原子力显微镜
,
模量成像
牛一凡
,
杨赢
,
姚佳伟
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2016.02.014
通过拉伸实验获得碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)拉伸性能随温度的变化关系,并利用扫描电子显微镜观察断口形貌,研究分析了材料高温损伤机理.结果表明,随着环境温度的升高,碳纤维/PEEK的弹性模量与拉伸强度显著降低,在温度达到220℃时,分别下降89.20％和71.18％;断裂伸长率持续上升,在220℃时达到8.84％.弹性模量与断裂伸长率在Tg附近变化显著,主要原因是高温下纤维/树脂界面脱粘和树脂由玻璃态转化为高弹态后拉伸性能的显著变化.借助有限元方法计算由该材料制成的驾驶舱方向舵踏板在不同温度下的疲劳寿命,得出疲劳寿命随温度的升高而下降.在Coffin-Manson方程和通用斜率方程的基础上总结得出该材料疲劳寿命与温度的关系.
关键词:
聚醚醚酮
,
复合材料
,
温度
,
拉伸性能
,
疲劳寿命
