混雜纖維復(fù)合材料最優(yōu)纖維混雜比例及其應(yīng)用研究進(jìn)展.pdf

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1、2014年7月材料工程July2014第7期第107—112頁JournalofMaterialsEngineeringNo.7PP.107—112混雜纖維復(fù)合材料最優(yōu)纖維混雜比例及其應(yīng)用研究進(jìn)展OptimumMixRatioofHybridFiberReinforcedPolymerCompositesandTheirResearchingProgress張博明,李嘉,李煦(北京航空航天大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,北京100191)ZHANGBo—ming,LIJia,LIXu(MaterialsScie

2、nceandEngineeringSchool,BeihangUniversity,Beijing100191,China)摘要:混雜纖維復(fù)合材料以其性能和低成本等優(yōu)勢近期取得了快速發(fā)展和應(yīng)用。纖維混雜比例不僅影響構(gòu)件的性能,同時關(guān)乎成本。本文介紹了混雜纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢,分別對復(fù)合材料最佳性能和最佳成本時的纖維混雜比例的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述,并介紹了混雜纖維復(fù)合材料的應(yīng)用近況,提出了混雜纖維復(fù)合材料目前在發(fā)展中的不足,對其發(fā)展方向進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞:混雜纖維復(fù)合材料;最優(yōu)混雜比;性能與成本doi:1

3、0.11868/j.issn.1001—4381.2014.07.019中圖分類號:TB332文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1001—4381(2014)07—0107-06Abstract:Hybridcompositeshadbeendevelopedrapidlyandusedwidelyduetotheirlowcostandgoodperformance.Theproportionoffibersnotonlyaffectstheproperties,butalsothecosts.Thisarti

4、cledescribedtheadvantagesofperformanceofthehybridcomposites.Thesuitableproportionledtothebestperformanceandthebestproportionledtothesuitablecostsfromreportswerealsobeendescribed.Thelatestapplicationandthedisadvantageofthehybridcompositeswereintroduced.Th

5、ispaperpresentsareviewofthefutureofhybridcomposites.Keywords:hybridcomposites;thebestproportion;propertyandcost纖維增強樹脂基復(fù)合材料(FRP)因其比強度和比1混雜纖維復(fù)合材料性能優(yōu)勢及其存在的問模量高、耐腐蝕、抗疲勞性、減震性能好等優(yōu)點,已經(jīng)在題航天航空、汽車、船舶、化工、電子和建筑等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用]?;祀s纖維復(fù)合材料的概念最早起源1.1混雜纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢于日本,1972年由日本

6、的Hayashi_3提出并展開研究,混雜纖維復(fù)合材料相較傳統(tǒng)單一纖維增強的復(fù)合旨在彌補單一纖維增強存在的缺點和不足?;祀s纖維材料具有其明顯的優(yōu)勢,尤其是在力學(xué)性能方面尤為的組合形式不僅可以彌補單一纖維的缺點,還能夠在突出,國內(nèi)外學(xué)者對混雜纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)滿足使用載荷的前提下,大幅降低材料的成本,研究表行研究時發(fā)現(xiàn):不同纖維之間混雜后產(chǎn)生的混雜效應(yīng)明,碳纖維/玻璃纖維混雜復(fù)合材料不僅具有高的斷裂可讓纖維之間揚長補短。以玻璃纖維和碳纖維混雜為延伸率(相對CFRP),且其中碳纖維發(fā)揮的拉伸強度例:玻纖

7、與碳纖體積比為2的混雜纖維復(fù)合材料要比在CFRP中高出40以上E。所謂最優(yōu)纖維混(HFRP)的斷裂應(yīng)變比CFRP高3O~5O;玻璃纖雜比例,是指通過調(diào)節(jié)混雜纖維中兩種或多種纖維的維復(fù)合材料的模量一般較低,但如引入5O的碳纖維比例,得到最優(yōu)化的結(jié)果,此結(jié)果一是兼顧材料的強作為表層,復(fù)合成夾芯形式,其模量可達(dá)到碳纖維復(fù)合度、剛度和韌性等,使其性能最優(yōu),同時還要兼顧材料材料的90;玻璃纖維復(fù)合材料疲勞壽命為非線性遞的成本、使用壽命等,使其在全壽命周期內(nèi)成本最優(yōu)。減,如引入50的碳纖維,其疲勞壽命將轉(zhuǎn)變?yōu)榫€性1

8、O8材料工程2014年7期遞減,其循環(huán)應(yīng)力也有較大的提高l_5]。概括出如圖1所示的強度與混雜比的關(guān)系。圖1(a)此外,HFRP還會改善構(gòu)件的抗沖擊性能、蠕變中AD線對應(yīng)相關(guān)混雜比例下的HFRP理論拉伸強性能、疲勞性能等。Park等_8在研究4層芳綸纖維/度,A點、D點分別代表純GFRP和純CFRP的拉伸玻璃纖維混雜復(fù)合材料的沖擊性能時,發(fā)現(xiàn)當(dāng)芳綸纖強度。CFRP體積含量在C點以前時,由于碳纖維的維在底層時,表現(xiàn)出較單一玻璃纖維增強復(fù)合材料

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