固化压力对碳纤维板的拉伸强度及模量影响

  热压罐成型工艺是制备高性能碳纤维复合材料层压板结构的最常见的工艺。产品的质量主要与所选择的固化工艺(温度-时间周期,热压罐压力等)密切相关。对于特定产品选择合适的固化工艺使得所生产出的产品的力学性能能够满足设计要求是非常重要的。采用不同的固化压力生产出的产品的主要缺陷是孔隙,因此本文主要研究了固化压力对拉伸强度和模量的影响。

  试验分为A、B、C、D共4组铺层,分别对应[(±45°)4/(0°、90°)/(±45°)2]s、[(±45°)/(0°、90°)2/(±45°)]s、[(±45°)/0°4/(±45°)/(0°、90°)]s、[(±45°)/0°4/(0°、90°)/0°2]s。按照相关国标标准制作测试样条,每组5件,按实验要求采用热压罐固化,并测试其拉伸强度与模量。

  通过试验可以得出,对于A、C两种铺层,拉伸强度都随着固化压力的下降而有所下降,但下降的量都不大,两种铺层在0.0MPa时的强度保持率分别为98%和97%。

  而两种铺层的模量受固化压力的影响不同,铺层C随着固化压力的下降减小的不大,其在0.0MPa时的模量保持率为97%,而固化压力对铺层A的模量影响比较大,其在0.0MPa时的模量保持率为86%。

  铺层A由于主要由45°铺层组成,其损伤主要是层压板沿着一定的方向断裂并伴有层的剪切失效,当固化压力为0.4MPa时,该角度平均为43°,而且所有的试样都未发生完全断裂。而当固化压力为0.0MPa时,该角度平均为38°,有两个试样发生了完全断裂。

  这说明由于固化压力减小导致层压板内出现的大量的孔隙,并产生应力集中,从而影响了层压板的拉伸损伤形貌。铺层C由于含有大量的0°铺层,其损伤主要是有一定角度的完全断裂。固化压力0.4MPa时的损伤与固化压力为0.0MPa时的损伤没有很大差别。