双向碳纤维增强聚合物复合材料中基体/纤维浓度变化对力学性能的影响

摘要整理

本研究开发了双向碳纤维织物增强环氧树脂基体的聚合物复合材料，该材料在汽车和航空航天领域的先进应用中具有广泛前景。环氧树脂与固化剂的组合具有粘接性能好、拉伸强度高、压缩强度和弯曲强度优异、耐腐蚀性和耐热性能突出等优势。碳纤维的引入进一步提高了复合材料的刚度，降低了密度，改善了化学耐受性，同时具有高导热系数和低热膨胀系数的特点。基于上述综合考虑，本工作重点研究了纤维/基体质量比分别为40:60、50:50和60:40的碳纤维增强环氧复合材料的力学性能，这些特定配比组合在前期研究中涉及较少。采用手糊成型工艺制备层板，从层板中切取试样进行拉伸、弯曲、硬度和冲击强度等力学性能测试。实验结果表明，纤维/基体质量比为60:40的复合材料表现出最优的力学性能，其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均明显高于40:60和50:50配比的复合材料。扫描电子显微镜分析进一步验证了上述结论，揭示了纤维含量增加对界面结合质量和断裂机制的影响规律。

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