复合材料碳纤维/石墨纤维研究电子显微镜
复合材料未得到广泛的使用,主要障碍之一除了费用外是对破坏的
承受能力。复合材料没有屈服特性,很难找到缺陷,这些缺陷的效
果不是总能预测到的。
除了像火箭发动机这样的结构,几乎所有的先进复合材料的应
用都包括压力重复循环应用。缺陷是由生产过程或突发情况如冲击
产生的。必须估计这些缺陷的影响,因为在周期应力期间它们的增
长能引起分层或其他的结构损坏。因此,结构必须具有对破坏的承
受能力以确保在操作期间不会发生突变失效。对于先进复合材料结
构安全的三个建议如下。
①无法检测的缺陷或损坏不应该影响结构的使用寿命。
②复合材料结构应该可以承受可检测的损坏一段时间直到被发
现。
③在使用或运转期间,要尽可能地承受损坏直到完成任务。
复合材料结构中的操作应力可以通过增加壁厚来保持不高于材
料承受的应力,但是这种方法可能会使复合材料明显的质(重)量优
势不起作用,也可能使产品价格更加昂贵。而且,一些应力如层间
应力或横向应力,将不会减少而实际上可能会由于添加的层片而增
大。加工过程的控制能减少或限制许多损失(如气泡、分层、层片
弯曲)但不是全部(如层片脱落和飞边)。当在生产中使用不标准控
制时,费用会提高。由于复合材料具有好的断裂韧度,在产品寿命
期内维修费用将降低。
减少复合材料损坏的较简单的方法是在外表面上添加一种吸收冲击
的材料层片。因此,碳纤维/石墨纤维薄片复合材料制品通过在外
表层添加玻璃纤维或芳族聚酰胺纤维层片,来防止冲击和环境的影
响。这电可以通过减少由于环境的影响而使性能降低,增加薄片复
合材料制品的使用。薄纤维外部层片的另一优点是当层片添加到碳
纤维/石墨纤维复合材料表面时由于外部的冲击而产生的应力变白