余海燕，吴航宇，石慧茹

(同济大学汽车学院，上海 201804)

0 引 言

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers，CFRP)由碳纤维和树脂基体组成，具有比强度高、比刚度大、密度低的特点，是汽车轻量化理想材料。树脂类聚合物具有吸水性，且吸水后韧性下降、强度降低。汽车零部件服役环境十分复杂，例如在我国南方地区年降雨量为1 700 mm，夏季最高温度可达41 ℃，相对湿度可达95%左右。这些苛刻的环境对汽车零部件的性能提出了非常严格的要求。湿热环境下汽车零部件的可靠性非常重要，因此非常迫切开展CFRP层合板在湿热环境中的失效行为及其失效机理研究。

ADAMS[1]、ISLAM等[2]、NADDER等[3]对CFRP在湿热环境中的吸湿行为进行了研究，发现：在高温高湿的加速老化条件下，CFRP的吸湿过程符合Fick第二定律，较高的温度可使扩散系数增大，CFRP的吸湿饱和时间缩短；经过湿热老化后，CFRP的拉伸强度、弯曲强度、弹性模量和弯曲模量均降低，疲劳寿命大幅缩短。MIKOLS等[4]、JEDIDI等[5]研究了不同树脂基体的CFRP在湿热循环条件下的失效行为，发现湿热循环可使聚合物内部结构发生第三级转变，长期的湿热疲劳可诱导复合材料特性发生显著变化。MENG等[6]研究表明，由于边缘效应，在50 ℃、7×106Pa的海水中短期浸泡后CFRP层合板的力学性能显著降低，而长期浸泡后，纤维/聚合物界面的损坏导致层合板的降解更为严重。这一点在陈达等[7]、王德等[8]、冯振宇[9]等的研究中也得到了证实。蔺越国等[10]研究发现，复合材料层合板的铺层结构对吸湿行为和扩散系数几乎无影响，而决定吸湿性能的主要因素是复合材料的铺层数量。……