碳纤维/乙烯基酯复合材料15年老化研究：界面剪切、残余应力和疲劳行为的多尺度分析

摘要整理

聚合物基纤维增强复合材料的力学性能提升促使海军探索其在海洋应用中的使用，特别是在极端湿热环境下。由于军舰需承受温度波动和海水侵蚀，理解长期效应至关重要，但超过十年浸泡的研究仍然稀缺。本研究将碳纤维/乙烯基酯（CFVE）复合材料浸泡于海水中15年，随后在−80°C和80°C间进行循环调理。采用微观重推试验评估残余应力，辅以单纤维推出试验测量界面剪切强度（IFSS），并进行全面的微观力学和光学表征。断口形貌显示沿纤维束和缝合线周围出现裂纹，高温试样中存在基体突出和热老化迹象；−80°C湿态样品表现出明显的界面开裂。推出试验表明湿热调理后IFSS增加——这是之前未报道的强化效应，而重推试验显示80°C调理试样中残余应力升高。尽管疲劳数据散度较大，难以得出明确统计结论，但+80°C样品的最大疲劳寿命始终最高，表明宏观界面强化效应。这些发现为CFVE复合材料在海军结构应用中的长期耐久性提供了宝贵的认识。

相关论文