叠层缝合碳纤维增强铝基复合材料低速冲击及冲击后剩余压缩力学性能

• 作者: 顾姝 蔡长春 余欢 徐志锋 王振军
• 来源期刊: 航空材料学报
• 关键词: 叠层缝合 Cf /Al 复合材料 低速冲击 冲击后压缩 失效机制
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 80-88
• 页数: 8页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.11868/j.issn.1005-5053.2021.000209

摘要

以铝合金ZL301为基体，碳纤维叠层缝合织物为增强体，采用真空压力浸渗工艺制备叠层缝合碳纤维增强铝基（叠层缝合Cf/Al）复合材料。通过室温落锤冲击实验，研究冲击载荷及能量随时间的变化行为规律，采用光学显微镜和工业数字X射线成像系统观测其冲击损伤形貌，分析冲击损伤机理。通过冲击后压缩（CAI）实验，研究复合材料在不同冲击能量下沿经纱方向的剩余强度，观察压缩试样宏观与微观断口形貌，分析压缩失效机制。结果表明：冲击载荷作用下叠层缝合Cf/Al复合材料发生了显著的局部损伤，正面损伤区域出现了较明显的凹坑，而其背面出现明显的沿经向的裂纹，裂纹长度随冲击能量增加而增大，损伤模式主要表现为基体开裂和纤维断裂拔出；冲击后的经向压缩强度随冲击能量的增大而下降，压缩后的复合材料出现了从冲击裂纹端部沿纬纱方向扩展到试样边缘的横向裂纹，压缩宏观断口中纱线结构破坏严重程度随冲击能量的增加而加重，而压缩后的微观断口均呈现出纤维剪切断裂后参差不齐的形貌。