為研究不同碳纖維體積含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,以環(huán)氧樹脂為基體,制備了不同混雜比的碳纖維-玻璃纖維（碳玻）層間混編織物復(fù)合材料,研究了不同碳纖維體積含量的碳�；祀s復(fù)合材料的拉伸性能、壓縮性能及其破壞形貌。0°拉伸試驗(yàn)表明,混雜層合板的拉伸強(qiáng)度與模量及碳纖維的體積含量均呈正相關(guān),0°拉伸強(qiáng)度最高可以達(dá)到899.92 MPa,模量最高可以達(dá)到73.58 GPa。在混雜纖維中,適當(dāng)提高碳纖維體積含量,能有效提高復(fù)合材料的拉伸模量,混雜復(fù)合材料的拉伸失效方式主要為邊緣剝離斷裂。0°壓縮試驗(yàn)表明,混雜層合板壓縮強(qiáng)度最低值為552.56 MPa,最高可以達(dá)到603.16 MPa。碳纖維的體積含量每增加2%,0°壓縮模量提升約6%。在90°拉伸試驗(yàn)中,碳�；祀s層合板較玻纖層合板的拉伸模量有小幅下降,拉伸強(qiáng)度基本不變,模量最大下降幅度為7.81%,拉伸強(qiáng)度最低為51.48 MPa。碳纖維的體積含量對(duì)混雜層合板的拉伸模量基本無影響,均約為12.10 GPa。 

【文章來源】：塑料. 2020,49(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

試驗(yàn)材料

圖2為層合板0°方向拉伸性能及失效破壞形貌，拉伸試驗(yàn)值均滿足理論要求。如圖2a所示，玻璃纖維層合板的拉伸強(qiáng)度最高，且達(dá)到1 182.72 MPa,3種混雜層合板的拉伸強(qiáng)度均低于玻璃纖維層合板，但是隨著碳纖維的體積含量不斷增加，混雜層合板拉伸強(qiáng)度逐漸升高，依次為714.89、807.95和899.92 MPa，但是由于碳纖維含量相差較小，因此，強(qiáng)度增量較小。B、C、D3種碳�；祀s層合板的拉伸模量均高于玻璃纖維層合板，分別比試樣A的模量高約36.30%、43.40%、49.80%。碳纖維的剛度遠(yuǎn)大于玻璃纖維，混雜層合板的模量與玻璃纖維層合板相比有明顯提升。在混雜層合板中碳纖維體積含量相差較小的情況下，模量增度明顯，因此，摻入微量的碳纖維能有效提升混雜層合板剛度。拉伸破壞宏觀形貌如圖2b所示。由于“邊界效應(yīng)”，試樣邊緣承受應(yīng)力較大，破壞一般從邊緣開始。玻纖層間分離并呈劈裂狀;碳�；祀s層合板最外層環(huán)氧樹脂與纖維之間脫黏發(fā)白，且部分剝裂。由于碳纖與玻纖層間分層過早失效，碳纖維沒有充分發(fā)揮與玻璃纖維的協(xié)同作用，因此，碳�；祀s層合板的拉伸強(qiáng)度低于玻璃纖維層合板。當(dāng)最外層是玻纖時(shí)，斷裂延伸率較低的碳纖層受到破壞，失效后，分布在碳纖周圍具有較高韌性的玻纖將繼續(xù)承擔(dān)剩余載荷[1,11]，抑制裂紋的延展。由形貌可知，碳�；鞂雍习宀⑽窗l(fā)生如玻纖層合板劈裂式的破壞[7]。

由圖3b所示可知，壓縮試樣的宏觀破壞形貌，玻纖層合板試樣在變形區(qū)一側(cè)發(fā)白較明顯。碳�；鞂雍习錌、C中碳纖與玻纖層間分層，且呈現(xiàn)不同程度的扭曲變形，D組試樣碳玻層整體齊斷。當(dāng)碳纖維發(fā)生斷裂時(shí)，碳纖抑制玻纖失穩(wěn)破壞的能力減弱，碳纖斷裂時(shí)的載荷遠(yuǎn)高于玻纖可承受的極限載荷，此時(shí)玻纖便與碳纖同時(shí)失穩(wěn)，達(dá)到最優(yōu)異的壓縮性能。綜合0°方向拉伸與壓縮試驗(yàn)的性能，在玻璃纖維中混入約23.94%的碳纖維，能使復(fù)合材料的0°方向剛度整體提高近41.9%。因此，這樣不但能提升性能，還能有效控制材料成本。2.3 碳纖維體積分?jǐn)?shù)對(duì)90°拉伸性能的影響及宏觀形貌分析

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2969054