航空航天用碳纤维增强塑料（CFRP）复合材料在振动-微波固化过程中的力学性能验证

《Polymer Composites》：Verification of Mechanical Properties of Aerospace CFRP Composites Under Vibration-Microwave Curing Process

CFRP复合材料采用振动-微波固化工艺，通过对比实验验证其与传统 autoclave 法的机械性能、断裂形态及冲击吸收一致性，证实该工艺可持续替代传统方法。

　　

摘要

碳纤维增强聚合物复合材料（CFRPs）由于其出色的比强度和可定制的机械性能，已成为航空航天、国防和铁路运输领域中的关键结构材料。本研究采用了一种创新的振动-微波固化工艺。为了验证该工艺的可行性，首次实施了一套全面的表征方案，利用万能试验机、扫描电子显微镜（SEM）和落锤冲击试验系统来评估加工样品的拉伸/压缩性能、断裂形态和抗冲击性能，并与高压釜固化的样品进行了系统比较。实验结果表明，振动-微波固化的复合材料具有与高压釜固化样品相当的机械性能。具体而言，在0°方向上，振动-微波固化复合材料的拉伸强度和模量（分别为1708 MPa和160 GPa）与高压釜固化样品的结果（1773 MPa和162 GPa）非常接近。在90°方向上也观察到了类似的趋势，两种固化方法下的拉伸强度（分别为36 MPa和39 MPa）和模量（均为8.3 GPa）几乎相同。压缩试验中也获得了相似的结果。断裂分析显示，在0°拉伸方向上表现为纤维主导的破坏，在90°拉伸方向上表现为脆性断裂；而在压缩过程中，0°方向上表现为基体剪切/纤维屈曲，90°方向上表现为基体主导的破坏，这两种破坏模式都与高压釜固化样品一致。冲击试验确认两种材料的能量吸收能力几乎相同。实验结果验证了使用振动-微波固化工艺作为传统高压釜工艺的可持续替代方案的技术可行性。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。