芳纶纤维增韧碳纤维增强环氧树脂复合材料-铝蜂窝夹芯结构界面性能和增韧机制

• 作者: 刘浩洋 吕超雨 石姗姗 孙直
• 来源期刊: 复合材料学报
• 学科: 工学
• 关键词: 碳纤维 铝蜂窝 夹芯结构 短纤维增韧 圆角增强
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 树脂和高分子复合材料|Resin and Polymer Composite
• 页码范围: 559-567
• 页数: 9页
• 分类号: TB333
• 语种: 中文
• DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20210526.002

摘要

研究了低密度芳纶短纤维(AF)对碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)-铝蜂窝夹芯结构的界面增韧效果和增韧机制.制备了复合材料夹芯梁,将6 mm长度的AF制成絮状纤维薄层用于夹芯梁界面层的增韧,并采用非对称双悬臂梁实验对增韧和未增韧夹芯梁进行了界面断裂韧性的测量.相比于未增韧夹芯梁试件,增韧试件的平均临界能量释放率提高了91％,平均临界载荷提高了55％,而引入AF增韧层仅使夹芯梁质量提升了0.36％,显示本文方法具有良好的增韧效果与效率.使用SEM观察了夹芯梁界面的断面形貌与特征,微观观测结果显示,在界面裂纹扩展的过程中,AF一方面在面板与芯体之间形成桥联微结构,通过纤维拔出、纤维剥离、纤维断裂等行为,提高界面裂纹扩展的耗散能与临界载荷.另一方面,在蜂窝壁板周围的树脂"圆角"富余区,AF还能提高树脂与蜂窝壁板的粘结性能,避免蜂窝壁板因与面板接触面积过小而发生拔出.本文定量地测量了AF对CF/EP-铝蜂窝界面的宏观增韧效果,并阐释了其微观增韧机制,相关发现可为提高复合材料夹芯结构的安全性和可靠性提供指导.