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国产高性能碳纤维复合材料界面性能研究李健芳沛茫锖杲前言牧虾褪笛『扰树脂基体通过界面将应力传递给碳纤维增强体,碳纤维承受主要的应力,界面则承受从增强体至基体梯度分布的应力。复合材料界面相是具有一定厚度的三维结构,并不是简单的几何平面,其形成机理非常复杂,是化学键合、分子吸引、物理吸附、机械啮合等综合作用的结果。界面性能是影响复合材料性能合材料界面性能的主要因素。适当的界面强度能够提高复合材料的性能,过高的界面强度则会导致应力集中,降低复合材料性能。为了获得良好的复合材料性能,国内外开展了大量纤维及其复合材料界面微观结构、界面形成机理、界面性能、,期望为国产—级碳纤维的工程应用提供技术支撑。—,日本东丽。髦逑担汉教觳牧霞肮采用日本型扫描电子显微镜观察单纤维复合材料纤维拔出表面的微观结构。采用单纤维复合材料界面剪切强度实验单纤维拔出试验在纤维增强树脂基复合材料界面剪切强度的研究中被广泛使用。,该方法通过在单根纤维上施加拉力,将埋人树脂基体的纤维拔为各向同性,可计算得到单纤维复合材料界面剪切强度,计算公式如下:其中,痝;厂为测得的拔出力值,#.籨。为屏幕显示的树脂球直径,;为显微镜的放大倍数;L枷宋ニ恐为保证实验过程中纤维能完全拔出,树脂基体包埋长度会导致纤维在受拉过程中断裂而不是从树脂基体中拔出,所以包埋长度必须小于临界纤维拔出长度临界¨#其中,O宋刖叮籵O宋睦烨慷龋欢试样制备方法如下:将纤维单丝从碳纤维束中抽出,注意不要损伤纤维,然后将纤维两端粘在碳纤维增强树脂基复合材料在承受外载荷时,的重要因素之一,而碳纤维表面组织结构是影响复化等方面的研究。本文对国产投ɡ—碳纤维的表面微观结构及其复合材料的界面性能进行了对比研究,对国产材料碳纤维:籎艺研究所。馐莱卡公司的型扫描电子显微镜观察三种碳纤维的表面微观形貌与单向板剪切破坏面微观形貌。出,获得拔出载荷。假设界面载荷均匀分布且材料径,对纤维的包埋长度控制是试样制备的关键,过长的为单向层合板界面剪切强度。本实验中,取琌,则临界纤维包埋长度约为山摘要:对国产、—和东丽枷宋砻嫖⒐坌蚊布捌浠费跏髦春喜牧辖缑嫘阅芙卸员研究,峁砻鳎弑砻嫖⒐坌蚊惨恢拢坏ハ宋纬龆员仁匝楸砻鳎鶰—与东丽鸭—碳纤维界面剪切强度相当,略大于国产—碳纤维;单向板弯曲强度、层间剪切强度及破坏面微观形貌分析表明,:惶枷宋桓春喜牧希坏ハ宋纬鍪匝椋唤缑中图分类号:文献标识码:文章编号:———年教觳牧霞肮ひ昭芯克本临界/收稿日期:本文作者还有付平俊和黄智彬。作者简介:李健芳,女,工程师,工学硕士,主要从事树脂基复合材料相关研究工作,甤。痚..懑
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⒁旱危缤所示,待溶剂挥发笥诟稍锵渲泄袒票附缑婕切强度试样,如图尽9袒跫#捍邮椅掳/。阄掳胄∈。取纤维包埋长度小于的有效试样进行测试。采用本东荣产业株式会社生产的型复合材料界面评价装置测试单纤维拔出力,测试时试样夹持状态如图尽层问剪切试验、弯曲试验均可反映复合材料宏观界面性能,但只能作为定性比较。层问剪切试验采用短梁剪切法,其实质是小跨度的三点弯曲测试,得到的剪切破坏强度并非真正的界面强度。本文采用单层厚度牡ハ蛳宋そ鲜