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《材料加工形態(tài)學(xué)之復(fù)合材料斷裂形貌分析.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在PPT專區(qū)-天天文庫(kù)。
1、復(fù)合材料斷裂形貌分析圖5改性前后CYD128的沖擊斷面圖圖5a為純環(huán)氧樹(shù)脂沖擊斷面掃描電鏡圖,其斷面光滑,裂紋方向單一,呈直線擴(kuò)展,呈現(xiàn)明顯的脆性斷裂特征;圖5b為改性環(huán)氧樹(shù)脂的沖擊斷面掃描電鏡,斷面出現(xiàn)大小不一的韌窩,是典型的韌性破壞。滑石粉和二氧化硅粒子增韌環(huán)氧樹(shù)脂斷面形貌(a)二氧化硅(脫模劑處理) (b)二氧化硅(偶聯(lián)劑處理) (c)滑石粉(a)與基體是完全剝離的,表面裸露,說(shuō)明粒子與樹(shù)脂基體沒(méi)有任何粘合;(b),沒(méi)有裸露的二氧化硅粒子,見(jiàn)到的粒子都被樹(shù)脂基體包裹著,表明粒子與樹(shù)脂基體有很好的粘合。剛
2、性粒子增韌環(huán)氧樹(shù)脂通過(guò)選用強(qiáng)度差的滑石粉及強(qiáng)度高的二氧化硅填充改性環(huán)氧樹(shù)脂,后者并分別用脫模劑和偶聯(lián)劑進(jìn)行處理,對(duì)上述材料的斷裂韌性及其他主要性能以及粒子與基體間的界面情況進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:剛性粒子能夠提高環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂韌性,滑石粉和經(jīng)脫模劑處理的二氧化硅粒子具有與彈性粒子相類似的增韌機(jī)理。脫模劑處理二氧化硅粒子增韌環(huán)氧樹(shù)脂斷面形貌(a)裂紋快速擴(kuò)展斷裂面 (b)裂紋快速擴(kuò)展向慢速擴(kuò)展轉(zhuǎn)變的斷面(c)裂紋慢速擴(kuò)展斷面(a)表現(xiàn)出的脆性斷裂形貌。(b)左半邊是斷裂韌性試樣斷面的快速擴(kuò)展區(qū),右半邊是慢速擴(kuò)
3、展區(qū),它們的微觀形貌有很大的不同.(c)展示的是裂紋尖端區(qū)在所受張力接近臨界裂紋擴(kuò)展力時(shí),基體發(fā)生了形變所呈現(xiàn)出的韌性斷裂形貌?；哿Ｗ犹畛洵h(huán)氧體系各種性能測(cè)試結(jié)果偶聯(lián)劑處理的二氧化硅粒子填充的環(huán)氧體系各種性能測(cè)試結(jié)果從表可以看出,滑石粉、二氧化硅粒子都能夠大幅度地提高環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂韌性,尤其是滑石粉粒子增韌效果。還表明了剛性粒子增韌的環(huán)氧樹(shù)脂,其沖擊韌性都沒(méi)有太大的變化,基本上與純環(huán)氧樹(shù)脂接近。這是因?yàn)闊峁绦詷?shù)脂是交聯(lián)體系,產(chǎn)生形變的難度較大。采用超聲波分散和硅烷偶聯(lián)劑處理的方法使納米SiO2粒子在EP中
4、充分分散,制得了SiO2/EP納米復(fù)合材料,大大提高了EP的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性,具體見(jiàn)下表SiO2/EP/固化劑體系的力學(xué)性能和熱性能以經(jīng)偶聯(lián)劑表面處理后的納米二氧化鈦(TiO2)為填料與EP共混進(jìn)行增韌增強(qiáng)改性,當(dāng)填料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%時(shí),EP/TiO2納米復(fù)合材料的拉伸彈性模量較EP提高370%,拉伸強(qiáng)度提高44%,沖擊強(qiáng)度提高878%,其他性能也有明顯提高EP/TiO2納米復(fù)合材料的力學(xué)性能劉竟超等研究了納米SiO2在偶聯(lián)劑的作用下較均勻地分散于環(huán)氧樹(shù)脂基體中,有效地增加了環(huán)氧樹(shù)脂的強(qiáng)度及韌性,并提高了環(huán)氧
5、樹(shù)脂的耐熱性。Nano-SiO2/E244=3/100(質(zhì)量比)(a)nano-SiO2/E244/MeTHPA體系SEM照片A858/nano-SiO2=5/100(b)nano-SiO2/MeTHPA/A858體系的SEM照片相比之下,圖(a)中nano-SiO2的聚集態(tài)較大,體系受力后產(chǎn)生的微裂紋和微孔穴較少。這也說(shuō)明了偶聯(lián)劑可促使nano-SiO2與環(huán)氧樹(shù)脂之間的界面結(jié)合,有利于nano-SiO2在環(huán)氧樹(shù)脂中的分散,提高了它對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的改性效果。Nano-SiO2/E2442MeTHPA體系的力學(xué)性能
6、（未加偶聯(lián)劑）從圖中可看出,復(fù)合材料的力學(xué)性能隨nano2SiO2添加量的增多先變優(yōu)后變劣,當(dāng)nano-SiO2/E244為3/100(質(zhì)量比)時(shí),復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的極大值分別為11.8kJ/m2、47.1MPa,與基體相比,復(fù)合體系沖擊強(qiáng)度提高了39%,拉伸強(qiáng)度提高了21%。nano-SiO2/E244/MeTHPA/A858體系的力學(xué)性能（加偶聯(lián)劑）加有偶聯(lián)劑的復(fù)合體系沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度的極大值分別為19.0kJ/m2、50.8MPa,比基體分別提高了124%和30%。顯然,用偶聯(lián)劑處理的nan
7、o-SiO2比未用偶聯(lián)劑處理的nano-SiO2有更好的增韌增強(qiáng)作用。這說(shuō)明所用硅烷偶聯(lián)劑增強(qiáng)了Nano-SiO2和環(huán)氧樹(shù)脂間的界面結(jié)合,有助于nano-SiO2在基體樹(shù)脂中的分散。價(jià)格低廉的硫酸鈣晶須對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能影響,發(fā)現(xiàn)硫酸鈣晶須加入到環(huán)氧樹(shù)脂中,能夠均勻分散,起到骨架作用,輔以適量的硅烷偶聯(lián)劑固化后形成聚合物-纖維復(fù)合材料,內(nèi)聚強(qiáng)度大為提高,表現(xiàn)出強(qiáng)固和堅(jiān)韌的特性。硫酸鈣晶須對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的性能影響Gail,etal.采用有機(jī)蒙脫石改性環(huán)氧樹(shù)脂,利用插層復(fù)合技術(shù)制備出了納米級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂/蒙脫石復(fù)合材料。
8、研究結(jié)果表明:抗沖擊強(qiáng)度提高了67%,拉伸強(qiáng)度提高了78%,熱變形溫度也提高了87℃。環(huán)氧樹(shù)脂/蒙脫石復(fù)合材料力學(xué)性能與蒙脫石含量的關(guān)系當(dāng)蒙脫石含量為3%時(shí),沖擊強(qiáng)度由純樹(shù)脂的4117kJ/m2提高至6170kJ/m2;拉伸強(qiáng)度由純樹(shù)脂的4116MPa提高至4615MPa,如圖所示。由此可得,少量蒙脫石的加入,由于納米尺寸效應(yīng),同時(shí)起到了增強(qiáng)增韌的作用。環(huán)氧樹(shù)脂/蒙脫石復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量1—純環(huán)氧樹(shù)
