连续玄武岩纤维高体积分数3D打印热塑性复合材料的力学性能与失效行为

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连续玄武岩纤维（CBF）是一种优异的天然无机纤维，在国防军事装甲防护领域具有广泛应用前景。然而，3D打印玄武岩纤维增强件的力学响应和失效机制仍需深入研究。本研究采用熔融沉积成型（FDM）工艺成功制备了高体积分数连续玄武岩纤维增强热塑性复合材料。探讨了纤维打印方向和聚合物基体类型对3D打印复合材料拉伸和弯曲性能的影响，并通过扫描电子显微镜和光学显微镜表征了详细的失效形貌。研究发现，在高纤维体积分数条件下，玄武岩纤维增强聚酰胺（PA）复合材料具有最优的材料完整性保持能力，其次为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）和高抗冲聚苯乙烯（HIPS）。混合律预测结果表明，对3D打印试样的纵向杨氏模量预测准确，但对拉伸强度的预测存在较大偏差。微观结构分析表明，3D打印复合材料的主要失效模式包括纤维界面脱粘、纤维拔出、应力白化和基体开裂。

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