纤维树脂基复合材料微观界面性能表征方法的进展

纤维树脂基复合材料中界面微观结构和性质对材料的宏观性能起着关键性作用。为了能够准确地测试纤维树脂间的界面粘结力,表征纤维与树脂之间界面剪切应力传递效率,人们一直试图找到一种方法能够真实全面反映界面性能,以及纤维断裂、界面脱粘、树脂横向断裂等因素对界面性能的影响。为此作者对现有微观界面表征方法进行介绍与分析,包括:微珠试验、单纤维拉出试验、压入试验、单纤维断裂试验、激光拉曼(或荧光)色谱法、光弹分析法,全面剖析它们的适用范围。

微粘结实验影响因素的边界元法分析

微粘结实验是一种新的简便的测量复合材料界面剪切强度的方法,本文运用数值方法——边界单元法,对一个实际试件进行界面应力计算,讨论了材料常数、刀口宽度和新月面尖角三种主要因素对界面应力分布可能产生的影响,从而为实验结果分析、实验方法改进和评估提供依据。

硅烷处理对Henequen纤维/PHBV树脂可生物降解复合材料界面粘结性能的影响

本文通过对Henequen纤维表面进行硅烷化改性,使得纤维与树脂间存在化学键合,提高了Henequen纤维与聚羟基丁酸与戍酸酯(PHBV)树脂复合材料界面剪切强度。Henequen纤维/PHBV复合材料界面剪切强度的大小用微粘结法(Microbond)测试,结果表明纤维经硅烷处理后可使界面剪切强度从未处理情况下的5.05Mpa提高6.34Mpa。

Henequen纤维/PHBV树脂可生物降解复合材料界面粘结性能的研究

本文通过对Henequen纤维表面形态进行改性 ,探讨了提高Henequen纤维与聚羟基丁酸 /戊酸酯 (PH BV)树脂复合材料界面剪切强度的方法。采用氢氧化钠溶液处理纤维和稀PHBV溶液预浸纤维 ,增加纤维的表面积和湿润性以增强纤维与基质间的物理化学作用。Henequen纤维 /PHBV复合材料界面剪切强度的大小用微粘结法 (microbond)测试 ,结果表明纤维经碱处理后再预浸处理可使界面剪切强度从未处理情况下的 5 .0 5MPa提高到 9.5 5MPa,增加了 89%。

拉伸速率对炭纤维/尼龙6微复合材料微观力学行为的影响

采用微球脱粘实验法研究了炭纤维/尼龙6微复合材料的界面微观力学性能,考察了不同的拉伸速率对界面微观力学行为的影响。结果显示:在拉伸速率为3.5,4,4.5mm/min,纤维在树脂基体中的包埋长度le<140μm时,树脂微球从纤维上脱粘时的力值Fmax与包埋长度le保持着良好的线性关系;当拉伸速率为5mm/min,包埋长度le>70μm时,纤维就断裂了,试样失效。

微滴包埋拉出法测定复合材料界面剪切强度的影响因素分析

采用微滴包埋拉出测试的方法,分别测定两种不同表面性质中间相沥青基碳纤维与环氧树脂的界面剪切强度(σIFSS)。从负载-位移曲线读取树脂小球从碳纤维上脱落时的脱粘力值,并利用扫描电子显微镜观察了脱粘树脂小球和碳纤维的状态,然后定量地计算出σIFSS的平均值以及其标准方差、离散系数,并讨论了σIFSS同树脂小球的长度与直径、纤维直径的关系,研究发现:所测量的界面剪切强度值与环氧树脂小球的长径比正比,与纤维直径成反比,与环氧树脂小球的长度和纤维直径的比值反比,与环氧树脂小球的直径和纤维直径的比值成反比。

尼龙6/碳纤维微复合材料的界面微观力学

选用微球脱黏实验,在其基础上改进了制样方法,并分析了界面参数对界面微观力学性能的影响.结果显示,树脂微球脱黏时的力值Fmax随着纤维在树脂基体中的包埋长度le增大而以斜率k的趋势线性增大,截距为b;界面剪切强度τIF与le呈双曲线函数关系,随着le增大而增大,并最终趋向于一个极限值k′.此外,还讨论了不同的界面参数,如函数Fmax(le)的斜率k,截距b值,对函数Fmax(le)和τIF(le)的曲线分布的影响,以及试样形貌对实验数据分散性的影响。