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孔隙对碳/环氧复合材料层压板性能的影响与评价研究

朱洪艳

哈尔滨工业大学

摘要：随着碳纤维增强环氧树脂基复合材料在航空航天领域的广泛应用,复合材料加工过程中产生的孔隙缺陷,也越来越受到人们的重视。孔隙的存在显著地降低了复合材料的性能,因此研究孔隙率、孔隙的尺寸和分布对于复合材料的应用具有重大的实际意义。国外学者对孔隙问题进行了大量的研究,而国内的研究相对较少。本文针对某型飞机上应用的典型铺层及其制备工艺开展了孔隙问题的研究,探讨了热压罐成型工艺中孔隙的形成机理,采用不同的热压罐压力制备了含有不同孔隙率的层压板,分析了孔隙的尺寸、形状及分布规律,研究了孔隙对拉伸、压缩、层间剪切、低速冲击、层间剪切疲劳和湿热性能的影响规律。对孔隙的形成机理进行了分析研究。针对T300/914碳纤维增强环氧树脂复合材料,根据孔隙生长模型,对热压罐固化工艺参数对孔隙率的影响进行了理论预测和实验分析,得到了热压罐压力对层压板孔隙的影响关系。采用光学显微镜和图像分析方法研究了复合材料层压板的孔隙的形貌特征。结果表明,孔隙大多出现在层间树脂富集区,而且孔隙都会沿着层间发展。当热压罐压力较低时,少数孔隙在层内出现,尺寸和纵横比都较小。随着热压罐压力的增大,孔隙的面积、长度... 更多

关键词：

聚合物基复合材料; 孔隙率; 力学性能; 吸湿; 裂纹;