冷却速率对碳纤维增强热塑性复合材料断裂韧性的影响

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碳纤维增强热塑性复合材料在航空航天工业中具有巨大应用潜力，但缺陷和分层问题限制了其应用。本研究调查了冷却速率对碳纤维增强聚苯硫醚（CF/PPS）复合材料结晶度和层间断裂韧性的影响。差示扫描量热法（DSC）结果表明，当冷却速率从2°C/min增加到1000°C/min时，复合材料的结晶度从49.6%下降到27.1%。同时，通过双悬臂梁（DCB）和端部缺口弯曲（ENF）试验测得的I型和II型断裂韧性分别增加了486%和52%。DCB试验后的断裂形貌分析表明，当冷却速率为2、30和300°C/min时，裂纹扩展发生在树脂内部，属于典型的内聚破坏；当冷却速率为1000°C/min时，裂纹扩展呈现内聚破坏和粘聚破坏相结合的特征，表明高冷却速率有利于提高断裂韧性。研究结果还表明，基体变形对断裂韧性的贡献起主导作用。

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