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激光辅助自动铺纤成型碳纤维/聚苯硫醚热塑性复合材料的结晶机制与力学性能

Crystallization mechanism and mechanical properties of CF/PPS thermoplastic composites manufactured by laser-assisted automated fiber placement

Dacheng Zhao, Zhefu Li, Weiping Liu, Ting Li, Guangquan Yue, Lijian Pan · Donghua University
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期刊 / 来源Journal of Composite Materials
卷/期/页57 / 1 / 49-61
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关键词:碳纤维增强复合材料聚苯硫醚自动铺纤结晶动力学热塑性复合材料力学性能原位固化工艺参数优化

摘要整理

激光辅助自动铺纤技术可实现热塑性复合材料的原位固化,复合材料性能受结晶度显著影响。本研究系统调查了碳纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料在自动铺纤过程中的结晶机制及其对力学性能的影响。结晶动力学分析表明,CF/PPS复合材料的结晶温度窗口为87~270°C。激光温度、铺纤速度和工具温度等工艺参数均影响复合材料的结晶度,其中工具温度是主要控制因素。提高工具温度是获得高结晶度的有效方法;当工具温度在结晶温度窗口范围内时,复合材料可经历等温结晶过程,进一步提升结晶度。随着工具温度增加,由于基体自粘性增强,弯曲强度和层间剪切强度均得到改善;但由于基体韧性降低,Mode I断裂韧性反而下降。结合动力学方法与实验研究,有利于深入理解结晶机制、优化工艺参数,为自动铺纤成型高性能热塑性复合材料提供指导。

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