界面性能對芳綸-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芳綸纖維進行表面處理后,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.測試了處理前后纖維的拉伸性能,并借助數(shù)理統(tǒng)計的方法對試驗數(shù)據(jù)進行檢驗,結(jié)果表明,經(jīng)等離子體處理后,芳綸纖維的拉伸強度、初始模量以及斷裂伸長率都有所下降,但幅度不大.用單纖維抽拔法對纖維/基體界面

2、的粘結(jié)強度進行了定量表征,發(fā)現(xiàn)纖維經(jīng)等離子體處理后,界面剪切強度有所提高.等離子體處理6分鐘時,界面剪切強度提高幅度最大,比未處理前提高了16.22％.隨著等離子體處理時間的進一步延長,界面剪切強度反而有下降趨勢.處理9分鐘后,界面剪切強度比處理6分鐘時有所下降,但仍比未處理前有所增加.處理12分鐘后,界面剪切強度與處理6分鐘的試樣相比下降較多.用擺錘低速沖擊儀對界面粘結(jié)強度不同的材料進行沖擊試驗,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)與時間的關(guān)系曲線,并通過PC機處理,將載荷-時間曲線轉(zhuǎn)化為載荷-位移曲線.通過對載荷-位移曲線進行積分,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)能以及裂紋擴展區(qū)吸收的擴展能,從而分析界面粘結(jié)強度對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)氧界面剪切強度較小,在較低載荷下就出現(xiàn)初始裂紋,極限載荷相對較小,引發(fā)能較小,但所吸收的擴展能相對較多.界面剪切強度增加后,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％;由于裂紋擴展階段所吸收的能量相對有所下降,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