CFRP層合板紫外線輻照后性能演變與抗沖擊性能研究.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱為CFRP)由于具有多方面的優(yōu)異性能,已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的使用,在我國(guó)主要應(yīng)用在航天航空領(lǐng)域。這個(gè)領(lǐng)域?qū)Σ牧细鞣矫娴男阅芤髽O為嚴(yán)格,需要我們對(duì)材料進(jìn)行全方位研究。自然環(huán)境中太陽(yáng)光照射會(huì)對(duì)材料的性能和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,而紫外線是太陽(yáng)光譜中輻照活性最大的,所以必須研究其對(duì)復(fù)合材料的影響。而對(duì)沖擊損傷較為敏感的缺點(diǎn),也嚴(yán)重限制了復(fù)合材料在使用過(guò)程中優(yōu)異性能的發(fā)揮,尤其是低能量沖擊會(huì)使復(fù)合材料產(chǎn)生較大的安

2、全隱患。因此,綜合考慮紫外線輻照和沖擊對(duì)復(fù)合材料的影響,這對(duì)于復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。
　　本文的試驗(yàn)材料是以G803編織型碳纖維為增強(qiáng)體,以914環(huán)氧樹(shù)脂為基體,熱壓成型制備的CFRP層合板,主要完成紫外線輻照試驗(yàn)和低能量沖擊試驗(yàn)。并進(jìn)行以下研究:紫外線輻照對(duì)CFRP層合板的影響以及探討紫外線輻照后其力學(xué)性能的變化規(guī)律;研究低能量沖擊對(duì)造成CFRP層合板的損傷狀態(tài)以及探討沖擊與紫外線輻照疊加作用后其力學(xué)性能

3、的變化規(guī)律。
　　研究表明:紫外線輻照后CFRP層合板表面會(huì)產(chǎn)生密集的裂紋和發(fā)生樹(shù)脂脫落等現(xiàn)象,同時(shí)還伴隨著質(zhì)量損失,硬度和固化度的下降。XPS分析表明,長(zhǎng)時(shí)間的紫外線輻照將會(huì)使CFRP表面的C-C鍵的摩爾含量減少,經(jīng)過(guò)480h輻照后其降低了22.02％。FTIR分析表明,沒(méi)有新的官能團(tuán)生成,僅是經(jīng)過(guò)480h紫外線輻照后各個(gè)官能團(tuán)的相對(duì)吸收強(qiáng)度減弱。紫外線輻照對(duì)CFRP層合板的彎曲強(qiáng)度影響較大,經(jīng)過(guò)240h輻照后提高了8.99%,

4、但是輻射時(shí)間再增加,強(qiáng)度會(huì)發(fā)生下降,經(jīng)過(guò)480h輻照后強(qiáng)度低于未輻照時(shí)的強(qiáng)度,紫外線輻照對(duì)拉伸強(qiáng)度影響較小。
　　當(dāng)CFRP層合板受到低能量沖擊后,其前表面的損傷特征主要為基體裂紋和凹坑,背表面則主要是纖維斷裂,內(nèi)部的層間分離的損傷特征較為明顯。隨著作用在CFRP層合板上的沖擊能量的增加,損傷狀況越來(lái)越嚴(yán)重,凹坑深度和損傷面積不斷增大,同時(shí)也會(huì)發(fā)生凹坑深度隨時(shí)間的推移不斷變小的凹坑回彈現(xiàn)象;沖擊作用比紫外線輻照對(duì)CFRP層合板力學(xué)