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海洋环境下G814/3233复合材料的老化机理及加速老化与自然老化的相关性

2021-06-16王安东卞贵学张勇陈跃良张柱柱张杨广

航空学报 2021年5期
关键词:碳纤维复合材料

王安东,卞贵学,张勇,陈跃良,张柱柱,张杨广

海军航空大学 青岛校区,青岛 266041

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)是现代飞机重要的结构材料之一,常用于固定翼飞机的机翼和直升机的桨叶等关键部位[1-4]。当飞机在“高温、高湿、高盐、强紫外”的海洋环境中服役时,CFRP结构表面的防护涂层一旦遭到破坏,便可能导致材料基体的环境损伤。尤其是机翼、桨叶等部位不断承受交变应力的作用,使得CFRP对“三高一强”环境更加敏感,由此产生的环境损伤隐蔽性强,可能致使结构不能承受飞行载荷而突然失效[5-8]。然而,受限于现有技术和手段,通常无法快速有效地判断CFRP结构的性能退化程度并准确评估其剩余寿命,这给飞机的安全性和可靠性带来了严重威胁。

目前,对机体典型CFRP结构的环境损伤过程进行外场跟踪实测在工程上难以实现,通过合理的准则和方法建立加速模拟试验方法是考核评价此类结构耐腐蚀/老化性能最为可行的技术,但前提是需要获得实验室加速试验环境与真实服役环境之间的当量关系[7,9]。为此,本文以飞机常用的G814/3233复合材料为研究对象,对其开展随舰自然暴露试验,同时根据南海某海域的舰面停放环境谱开展实验室加速老化试验,借助疲劳机、扫描电镜(SEM)、动态热机械分析仪(DMA)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)等仪器和设备,对该型CFRP的力学性能、微观结构、成分变化等进行观测,旨在探索其老化机理及实验室加速老化与自然老化的相关性。……

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