超低溫用環(huán)氧樹脂及其碳纖維織物增強復(fù)合材料的研究.pdf

1、隨著超導(dǎo)低溫技術(shù)的發(fā)展以及航空航天領(lǐng)域的需求，復(fù)合材料的低溫應(yīng)用越來越廣泛。低溫用結(jié)構(gòu)、支撐等元件對其低溫力學(xué)性能有著各種特殊的要求，低溫下材料性能會發(fā)生較大變化，這使得研究材料的低溫力學(xué)性能很有必要。
　　 纖維復(fù)合材料單層板在纖維方向的強度和剛度較高，而在垂直纖維方向上卻很低，而工程實際應(yīng)用往往以層合板形式出現(xiàn)，細(xì)觀力學(xué)分析因結(jié)構(gòu)的復(fù)雜顯得較為困難。研究織物復(fù)合材料的力學(xué)性能是一復(fù)雜而具有實際意義的工作。當(dāng)前，正交鋪層復(fù)合材

2、料的低溫性能研究文獻報道較少。論文采用試驗方法研究了碳纖維織物增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的室溫和低溫力學(xué)性能。
　　 本論文開展了如下幾方面的研究：
　　 1.從低溫環(huán)氧樹脂體系的工藝性能研究入手，通過DSC熱分析、凝膠時間、固化度的分析，確立了配方的固化制度為100℃2h/+130℃/4h+150℃/4h；
　　 2.通過RTM模具設(shè)計和工藝參數(shù)的分析，確立了適合本配方體系的成型工藝：室溫灌注，真空度：-0.08～-

3、0.09 MPa，注射壓力：0.02-0.03 MPa；
　　 3.通過樹脂澆注體性能測試得到，新選用的低溫用環(huán)氧樹脂體系澆注體性能較好，室溫下拉伸強度99 MPa，楊氏模量2.6 GPa。
　　 4.通過力學(xué)實驗研究及分析得到，縫編織物增強復(fù)合材料的強度與非經(jīng)編織物增強的復(fù)合材料相比或多或少有所降低，拉伸強度降低達(dá)41％，彎曲強度降低達(dá)18％；纖維排布方向?qū)?fù)合材料彎曲性能有明顯的影響，0/90纖維鋪層可以提高材料的彎

4、曲性能(室溫下由167 MPa增加至530 MPa)；碳纖維的表面狀態(tài)影響界面結(jié)合強弱和材料的力學(xué)性能，T300環(huán)氧復(fù)合材料的拉伸強度583.1MPa，彎曲強度505 MPa，沖擊韌性為95.4 KJ/m2。T700復(fù)合材料的拉伸強度693.14 MPa，彎曲強度530 MPa，沖擊韌性為281 KJ/m2。
　　 5.與室溫相比，低溫下復(fù)合材料的拉伸強度增加，增幅達(dá)20％左右。彎曲強度也有所提高。其中，T700單向布正交鋪層纖

5、維增強復(fù)合材料和方格布增強材料的低溫強度較大，分別為1157.80 MPa和1168.60 MPa。沖擊韌性隨著溫度的降低而下降。本文研究發(fā)現(xiàn)，縫編±45°纖維復(fù)合材料沖擊韌性最佳，室溫和低溫下分別為347KJ/m2和151.61 KJ/m2。通過SEM分析得低溫下復(fù)合材料的破壞比較嚴(yán)重，且界面脫膠面積大。
　　 6.最后探討了低溫增韌機理，并采用微裂紋理論對界面斷裂性能進行研究，利用有限元方法分析，為復(fù)合材料的性能預(yù)測提供了數(shù)