碳/环氧复合材料以其优异的比强度特性结构尺寸稳定、耐热、耐低温及材料性能可设计等优点其既可以作用结构材料承载又可以作为功能材料发挥其作用，因而越来越多地应用于航空航天领域5]而在使用中碳/环氧复合材料产品的失效也随之增加。

　　某产品所用的碳/环氧复合材料管是在弯曲疲劳试验时发生开裂失效的其疲劳次数远低于设计要求。管子中部区域壁厚最厚从中部向两端壁厚逐渐减薄；管子本体所用材料为碳纤维增强树脂基复合材料。管子的成型工艺为碳布缠绕固化成型铺层工艺从外圈到内圈为1层双向碳纤维布/8~15层单向碳纤维布/2层双向碳纤维布。对该管子进行宏观、微观检测以分析其失效原因为避免出现同类故障提供借鉴。

　　1.宏观观察

　　碳纤维管内壁裂纹位于安装孔根部裂纹长约140 mm安装孔边缘部分区域的碳纤维复合材料翘起约30°，裂纹向两侧扩展；管子外壁裂纹位于包套边缘为周向裂纹裂纹长约1/3周与内壁裂纹位于同一侧，从裂纹的宏观形态判断最先破坏位置位于安装孔根部区域。

　　采用砂轮切割机将开裂失效管子分区解剖观察发现钢销钉附近裂纹翘起扩展区鼓起表面开裂管壁剖面的裂纹穿透整个管壁。将裂纹面打开观察可见，内壁裂纹和外壁裂纹为连续性裂纹整个裂纹面较平滑大部分区域为沿单向布开裂该区域存在白色物质对应安装孔根部裂纹面为沿双向布开裂该区域呈黑色；裂纹源位于安装孔附近源区存在分层现象(分层位置位于单向布之间)钢销钉上残留部分断裂的复合材料；裂纹扩展区断口较平整未见明显的分层缺陷。

　　采用扫描电镜对主要断裂区域的断口进行微观形貌观察。白色分层面上大部区域存在较多的呈聚集态分布的粉末状潜伏性固化剂局部区域粉末状潜伏性固化剂较少该区域可见原始的铺层特征未见断裂特征表明该区域未形成有效的粘接为原始分层缺陷，尺寸约为20cm2。黑色裂纹面相对较干净部分区域存在疲劳开裂特征部分区域纤维表面较光滑残留树脂极少表明该区域界面结合强度较低。大部分断面较平局部存在分层纤维断口呈脆性断裂特征。

　　2.红外光谱分析

　　对管子树脂和裂纹面上白色物质分别进行红外光谱分析结果。碳纤维管树脂主成分为普通环氧树脂；裂纹面上白色物质主成分为双氰胺。红外光谱分析结果表明裂纹面上白色物质为双氰胺是一种潜伏性固化剂。

　　存在较多的呈聚集态分布的白色粉末状潜伏性固化剂结合管子成型工艺分析认为聚集态潜伏性固化剂的存在应是由于固化剂的配比不合理或原料混合不均导致固化后局部区域残留较多潜伏性固化剂导致该区域层与层之间未形成有效粘接形成分层缺陷使该区域的承载能力下降同时由于分层缺陷管子的安装位置附近该位置处于弯曲疲劳试验时变形量(应变量)较大的区域，而分层区域的变形与正常区域(未分层区)变形不一致导致分层区域边缘及包套边缘区域的碳环氧材料发生折断形成宏观裂纹。

　　由于安装孔位于缺陷区域附近导致复合材料管打孔的过程中孔的边缘易产生缺陷(主要为分层缺陷)孔边缘的分层缺陷进一步降低该区域的承载能力加速管子的疲劳失效。