热老化对碳纤维增强环氧复合材料力学强度的影响

摘要整理

碳纤维增强聚合物（CFRP）在150-200 °C以上温度下的应用在航空航天和汽车领域日益普遍。CFRP在这些温度下的暴露会导致其力学性能发生永久性改变。本研究调查了空气中热老化对碳织物/环氧复合材料强度的影响。采用不同温度的加速人工老化处理碳织物/环氧试样，通过三点弯曲试验和短梁剪切试验分别评估老化试样的弯曲强度和层间剪切强度，并与未老化样品进行对比。在低于树脂玻璃转化温度（Tg）的老化温度下，强度呈中等程度下降，在75% Tg条件下2160 h时最大降幅为25%。而在高于Tg的老化温度下，强度迅速下降。这归因于环氧基体和纤维/环氧界面的降解。特别地，在145% Tg条件下不足6 h即观察到30%的强度下降。因此得出结论：即使短时间暴露于超过Tg的工作温度也会严重损害CFRP构件的承载能力。

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