湿热老化对3D打印碳纤维复合材料微观结构和拉伸强度的影响

摘要整理

本研究探讨了湿热老化对熔融沉积成型（FFF）工艺制造的短碳纤维增强PA6基体复合材料（含和不含连续碳纤维增强）的结构变化和拉伸性能的影响。研究表明，湿度等环境因素会影响聚合物复合材料的性能，导致吸湿膨胀，引起试样翘曲，最终导致拉伸强度下降。为此，制备拉伸试样并在60 °C、相对湿度90%的条件下进行为期5周的湿热老化处理。随后通过X射线计算机断层扫描（CT）分析微观和宏观结构变化，并进行拉伸实验。结果表明，由于FFF试样孔隙分布不均匀，湿热老化导致所有试样翘曲增加，其中不含连续纤维增强的试样表现出更明显的弯曲。然而，老化处理导致连续纤维增强试样的纤维-基体界面粘结质量下降，引发裂纹和分层。拉伸测试结果表明老化对力学性能有显著影响，不含连续纤维试样的极限强度下降17%，含连续纤维试样的极限强度下降40%。

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