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热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料力学性能的影响

2021-10-20薛利利

材料工程 2021年10期
关键词:裂纹复合材料

龚 亮,薛利利

(1 西安工程大学 国有资产管理处,西安 710048;2 西安工程大学 纺织科学与工程学院,西安 710048)

纤维增强树脂基复合材料具有强度高、比刚度高、结构可设计性强、耐腐蚀、抗疲劳性能好等优点,被广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域[1-2]。尤其在航空航天领域,复合材料在战机上的使用从最初的非承力结构件发展到次承力和主承力结构件,从简单结构发展到结构-功能一体化结构,不仅显著降低成本,且明显减轻机身的质量,提高航空器的发射效率[3]。碳/玻璃纤维混杂不仅在力学性能上可以做到不同纤维间性能取长补短,使之具有优异的力学性能,而且可以通过CF和GF的混杂排布、编织,使材料表面输入波阻抗和自由空间波阻抗匹配,减少入射波的反射,是一种典型的结构-功能一体化复合材料[4-7]。

高速战机在飞行过程中与大气摩擦,能使机身表面温度高达180 ℃以上[8]。长期服役在这样的高温环境下会造成复合材料发生物理、化学变化,即老化,从而导致复合材料的性能下降,影响飞行器的服役寿命[9]。树脂基复合材料的热氧老化主要包括基体热氧老化和纤维/基体界面的热氧老化[10-11]。热氧老化引起的树脂基体体积的不断收缩[12-13]以及纤维和基体的热膨胀系数不匹配造成的热应力最终导致材料内部微裂纹的产生[14-15],这些微裂纹随着老化时间的延长不断扩展,会为氧气进入材料内部提供通道,从而加速材料的热氧老化进程,进而导致材料力学性能的下降。……

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