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He2+离子辐照对自动铺纤(AFP)碳纤维/PEEK热塑性复合材料力学性能的影响

Effect of He2+ ion irradiation on the mechanical properties of automated fibre placement (AFP) CF-PEEK thermoplastics composites

Ebrahim Oromiehie, Vishnu Nair, Ken Short, Tao Wei, Dhriti Bhattacharyya, B. Gangadhara Prusty
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期刊 / 来源Scientific Reports
卷/期/页13 / 1
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关键词:碳纤维/PEEK复合材料He2+离子辐照自动铺纤工艺力学性能微观结构纳米硬度纤维取向辐射损伤

摘要整理

碳纤维增强聚醚醚酮(CF-PEEK)复合材料因其可回收性、低密度、高强度、耐磨性和热稳定性等优异性能,在汽车和航空航天等多个领域得到广泛应用。CF-PEEK复合材料制成的航天器部件在离开地球大气层后,将暴露于包含质子、α粒子、电子和γ射线等宇宙射线组成的高辐射环境中。CF-PEEK的离子辐照会引发辐射诱导效应,导致材料的微观结构和性能发生显著变化。由于CF-PEEK的抗辐射损伤性能研究尚不充分,本研究旨在探究不同工艺条件下,采用自动铺纤(AFP)工艺制造的CF-PEEK复合材料在高能He2+离子辐照下的微观结构和性能变化规律。样品采用5 MeV的He2+离子进行辐照,利用能量衰减轮创建损伤相对均匀的层。通过光学显微镜和扫描电子显微镜进行表征,采用纳米压痕法评估硬度。研究结果表明:在所有情况下,辐照都增加了纤维的硬度;纤维取向在未辐照和辐照条件下都对硬度产生统计学意义上的显著影响。

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