两种成型工艺碳纤维/环氧树脂复合材料的拉压力学性能与破坏机制
2021-08-04钟正程从前孟宪明曹铁山黄亚烽赵杰
钟正,程从前,孟宪明,曹铁山,黄亚烽、赵杰
(1.大连理工大学材料科学与工程学院,大连 116024;2.中国汽车技术研究中心有限公司,天津 300300)
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碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料是一种具有高比强度、高比刚度以及较强耐腐蚀性的轻量化材料,在汽车、航空航天、军工武器、高速动车等行业具有良好的应用前景[1-4]。CF/EP复合材料在汽车轻量化中的应用,可降低材料的生产成本,提高生产效率,已成为近年来碳纤维复合材料制备与应用研发中的重要内容[5-7]。其中,高压-树脂传递模塑(HP-RTM)和湿法压膜(WCM)这两种成型工艺,与手糊成型等传统成型工艺相比,能在相对较短时间内实现低成本、大规模零部件的生产[8]。
在这些碳纤维部件使用过程中不可避免地要受到拉伸、冲击、弯曲、剪切等作用[9]。为了评价复合材料的好坏和适用性,作为一个重要指标,越来越多的研究者开始对同种工艺、不同工艺参数制作的复合材料的力学性能进行研究。李晔[10]等研究了不同纤维体积含量的国产T800级碳纤维增强复合材料的力学性能,结果表明,采用RTM工艺成型的AC520RTM/U-8190复合材料纤维体积含量上限为68%,厚度越厚纤维体积含量越低,0 °拉伸强度越低,90 °压缩强度越高。MasakazuMigaki和Keisuke Ono[11]等研究了手糊成型中,各阶段工作时间和复合材料拉伸性能的关系,结果表明脱气阶段对玻璃纤维增强塑料的拉伸性能影响较大。王英男和刘国峰[12]等研究了WCM工艺中浸润时间和固化压力两个工艺参数对制备碳纤维复合材料层合板的微观形貌和力学性能的影响,结果表明,当浸润时间为4 min、固化压力1 MPa时,层合板的成型质量最好,界面缺陷较少,力学性能优良,相对提高5%~11.45%;……
