复合材料学报

作者：史俊伟, 刘松平, 荀国立, 杨刚,

关键词：复合材料, 孔隙率, 超声无损检测, 超声衰减, 压缩强度, 破坏模式,

孔隙对碳纤维增强环氧树脂（CF/EP）复合材料的力学性能和破坏模式有显著的影响，因此需要建立准确的孔隙率无损检测评估方法，并基于所评估的孔隙率提高CF/EP复合材料压缩性能预测的可靠性。本文主要研究了孔隙对CF/EP复合材料的超声衰减系数和压缩性能的影响，通过降低固化压力至0.7~0.2 MPa和延长预浸料室温贮存时间至30~180天的方法，制备了不同孔隙率的CF/EP复合材料层压板，通过金相验证其孔隙率在0%~3.0%之间，孔隙类型主要为层中孔隙和层间孔隙。通过理论和试验的方法，基于超声反射法建立了孔隙率与超声衰减系数的关系曲线，由孔隙引起超声衰减系数为<i>α</i>_v=1.08<i>P</i>_v²(<i>P</i>_v为孔隙率)，与前人基于超声穿透法所得的超声衰减系数<i>α</i>_v=0.61<i>P</i>_v²较好地符合2倍声程的关系。对不同孔隙率的CF/EP复合材料层压板进行压缩测试实验，特别考虑了贴片和加载方向对测试结果的影响。从细观角度研究了含孔隙的CF/EP复合材料层压板的压缩破坏模式。结果表明：CF/EP复合材料层压板的压缩强度随孔隙率增加而下降，孔隙率增加至2.5%时，压缩强度下降13.7%，孔隙细观特征影响压缩破坏的形式，主要原因是孔隙诱发微裂纹的萌生和扩展，削弱了纤维与树脂间的结合力并引发纤维微屈曲。

来源：2020年第6期

《复合材料学报》期刊编辑部

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