復合材料碳纖維/石墨纖維研究電子顯微鏡
復合材料未得到廣泛的使用,主要障礙之一除了費用外是對破壞的
承受能力。復合材料沒有屈服特性,很難找到缺陷,這些缺陷的效
果不是總能預測到的。
除了像火箭發動機這樣的結構,幾乎所有的先進復合材料的應
用都包括壓力重復循環應用。缺陷是由生產過程或突發情況如沖擊
產生的。必須估計這些缺陷的影響,因為在周期應力期間它們的增
長能引起分層或其他的結構損壞。因此,結構必須具有對破壞的承
受能力以確保在操作期間不會發生突變失效。對于先進復合材料結
構安全的三個建議如下。
①無法檢測的缺陷或損壞不應該影響結構的使用壽命。
②復合材料結構應該可以承受可檢測的損壞一段時間直到被發
現。
③在使用或運轉期間,要盡可能地承受損壞直到完成任務。
復合材料結構中的操作應力可以通過增加壁厚來保持不高于材
料承受的應力,但是這種方法可能會使復合材料明顯的質(重)量優
勢不起作用,也可能使產品價格更加昂貴。而且,一些應力如層間
應力或橫向應力,將不會減少而實際上可能會由于添加的層片而增
大。加工過程的控制能減少或限制許多損失(如氣泡、分層、層片
彎曲)但不是全部(如層片脫落和飛邊)。當在生產中使用不標準控
制時,費用會提高。由于復合材料具有好的斷裂韌度,在產品壽命
期內維修費用將降低。
減少復合材料損壞的較簡單的方法是在外表面上添加一種吸收沖擊
的材料層片。因此,碳纖維/石墨纖維薄片復合材料制品通過在外
表層添加玻璃纖維或芳族聚酰胺纖維層片,來防止沖擊和環境的影
響。這電可以通過減少由于環境的影響而使性能降低,增加薄片復
合材料制品的使用。薄纖維外部層片的另一優點是當層片添加到碳
纖維/石墨纖維復合材料表面時由于外部的沖擊而產生的應力變白