湿热老化对T700∕3234复合材料力学性能影响研究

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1、湿热老化对T700／3234复合材料力学性能影响研究宰StudyonHydrothermalAgingEffectonMechanicalPropertiesofT700／3234Composites沈阳航空航天大学航空航天工程学部高禹代小杰卢少微中航工业北京航空材料研究院包建文郭杨哈尔滨工业大学材料科学与工程学院董尚利【摘要】在室温及70。C条件下对单向T700／3234复合材料进行了湿热老化试验，分别测试了经历不同吸湿时间后材料的吸湿率、层间剪切强度和弯曲强度，并且利用扫描电镜(SEM)对力学

2、性能试样的断口形貌进行了分析。结果表明，吸湿温度越高，饱和吸湿率越高。T700／3234复合材料具有良好的耐湿热性能，其层间剪切强度、弯曲强度保持率分别为69．33％和76．06％。吸湿使界面出现一定程度的脱粘是导致其力学性能下降的主要原因。关键词：碳／环氧复合材料热老化吸湿率力学性能[ABSTACT】Themoistureabsorptionrate，interlami-narshearstrengthandbendingstrengthofunidirectionalT700／3234comp

3、ositeswithdifferentagingtimethroughhy-drothermalagingtestsunderroomtemperatureand70"Caretested，andthefractographsofthesamplesareanalyzedwithSEM．Theresultsindicatethatthesaturationmoistureabsorptionrateincreaseswiththeimprovingtemperature．TheT700／3234c

4、ompositesshowgoodmoistureresistance，andtheretentionofinterlaminarshearstrengthandbend·ingstrengthare69．33％and76．06％，respectively．Fiber-matrixde—bondingcausedbymoistureabsorptionisthemainreasonofthedecreaseinthemechanicalproperties．Keywords：CarbOn，epox

5、ycompositesHydro-thermalagingMoistureabsorptionrateMechanicalproperties随着航空技术的迅速发展，各类航空器对材料的性能要求越来越高。碳纤维增强环氧树脂基复合材料不仅具有密度小、比强度和比刚度高等特点，而且热膨胀系数小，在航空领域得到越来越广泛的应用。碳／环氧}国家自然科学基金资助项目(50603014、51073094)、航空科学基金项目(2011ZF54019)、辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划项目(LJQ2011013)、

6、辽宁省“百千万人才工程”项目(2012921043)资助。复合材料在航空器上主要用做各种结构件，如机翼、前机身、尾翼、机用雷达天线罩、安定面、管道等”也】。虽然复合材料具有较好的耐腐蚀性能，但是最近的研究表明，交变温度场、湿度、紫外光等都会使其力学性能降低，其中湿热老化是复合材料的主要腐蚀失效形式[3-61。当材料处于湿度较大的环境中时，水分就会进入材料内部，诱发物理老化，导致材料力学性能下降，因此对复合材料湿热行为的研究具有重要的意义。T700／3234复合材料在航空航天领域具有较好的应用前景，

7、本文对单向T700／3234复合材料在室温及70％湿态下的力学性能进行了研究，期望为多向铺层复合材料优化设计提供基础数据。1试验1．1试验材料试验材料为单向T700／3234复合材料，由中航工业北京航空材料研究院制备。试样制备前，碳纤维表面未经处理。T700／3234复合材料用压机成型：以1．5。3．0℃／min的速率升温至110～120℃，施加0．4—0．5MPa的压力，继续升温至125℃并保温1．0～1．5h，冷却至60。C卸模。制备的复合材料为单向层板，纤维体积分数约为60％。1．2性能测试

8、方法(1)吸湿率。称重在Sartorius精密电子天平上进行，其精度为10～g。试验环境为在室温及70。C水中浸泡，用电子天平称重吸湿前后的重量。浸泡之前试样在120'：E烘干箱中进行了8h烘干处理。吸湿率按下式计算：吸湿率=孚x100％lit0其中，m和m。分别是试样吸湿后和干态时的质量。(2)弯曲强度、层间剪切强度和断口分析。力学性能测试在美国INSTRON8872型材料试验机上进行。弯曲强度试验和层间剪切强度试验分别参照QJl869—1990标准与GB／T1446—2005标