界面性能對(duì)芳綸-環(huán)氧復(fù)合材料沖擊能量吸收影響的研究.pdf

1、該課題采用低溫等離子體對(duì)芳綸纖維進(jìn)行表面處理后,用SEM觀察纖維表面,發(fā)現(xiàn)未經(jīng)等離子體處理的纖維表面比較光滑;等離子體處理6分鐘后,纖維表面變得粗糙,產(chǎn)生很多微小的刻蝕坑;等離子體處理9分鐘后,纖維表面受到的刻蝕程度明顯增加,并產(chǎn)生表面剝離現(xiàn)象.測(cè)試了處理前后纖維的拉伸性能,并借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明,經(jīng)等離子體處理后,芳綸纖維的拉伸強(qiáng)度、初始模量以及斷裂伸長率都有所下降,但幅度不大.用單纖維抽拔法對(duì)纖維/基體界面

2、的粘結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了定量表征,發(fā)現(xiàn)纖維經(jīng)等離子體處理后,界面剪切強(qiáng)度有所提高.等離子體處理6分鐘時(shí),界面剪切強(qiáng)度提高幅度最大,比未處理前提高了16.22％.隨著等離子體處理時(shí)間的進(jìn)一步延長,界面剪切強(qiáng)度反而有下降趨勢(shì).處理9分鐘后,界面剪切強(qiáng)度比處理6分鐘時(shí)有所下降,但仍比未處理前有所增加.處理12分鐘后,界面剪切強(qiáng)度與處理6分鐘的試樣相比下降較多.用擺錘低速?zèng)_擊儀對(duì)界面粘結(jié)強(qiáng)度不同的材料進(jìn)行沖擊試驗(yàn),借助數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到?jīng)_擊過程中材料吸收

3、的總能量、承受載荷、擺錘速度等參數(shù)與時(shí)間的關(guān)系曲線,并通過PC機(jī)處理,將載荷-時(shí)間曲線轉(zhuǎn)化為載荷-位移曲線.通過對(duì)載荷-位移曲線進(jìn)行積分,可得到不同試樣在沖擊過程中吸收的總能量、裂紋起始區(qū)吸收的引發(fā)能以及裂紋擴(kuò)展區(qū)吸收的擴(kuò)展能,從而分析界面粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)材料能量吸收能力的影響.結(jié)果表明,未經(jīng)處理的芳綸/環(huán)氧界面剪切強(qiáng)度較小,在較低載荷下就出現(xiàn)初始裂紋,極限載荷相對(duì)較小,引發(fā)能較小,但所吸收的擴(kuò)展能相對(duì)較多.界面剪切強(qiáng)度增加后,材料的沖擊極限

4、載荷有所增加,在裂紋起始區(qū)吸收的引發(fā)能增加較多,其中增強(qiáng)纖維經(jīng)等離子體處理6分鐘的試樣所吸收的引發(fā)能增加了18.57％;由于裂紋擴(kuò)展階段所吸收的能量相對(duì)有所下降,材料總的能量吸收能力雖有所改善,但增加不多,其中界面剪切強(qiáng)度增加最多的試樣,吸收的總能量增加了12.89％.分析材料的沖擊斷口形貌發(fā)現(xiàn)界面剪切強(qiáng)度改變后,材料的損傷模式也受到了影響.界面性能未發(fā)生變化的試樣斷口處有大量的纖維抽拔現(xiàn)象,說明材料在沖擊過程中主要的損傷模式為纖維抽拔