熱塑性碳纖維復(fù)材相較于熱固性復(fù)材，在耐高溫性能上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，為航空航天領(lǐng)域帶來革命性應(yīng)用前景，未來更可望普及至更多行業(yè)。為深入了解熱塑性碳纖維復(fù)材的高溫穩(wěn)定性，本文以智上新材料科技研發(fā)的CFPPS單向帶制備的層壓板為例，分析了不同溫度與沖擊力條件下的性能差異。
實驗測數(shù)據(jù)解讀與性能優(yōu)勢
溫度與沖擊響應(yīng)
- 在較高沖擊能量(25J及以上)條件下，高溫(95℃、125℃)較室溫更易造成損傷，歸因于基體軟化和韌性增加。
- 相同沖擊能量下，溫度越高，CF/PPS層壓板吸能越低，損傷越小;而相同溫度下，沖擊能量越大，損傷加劇。
- 沖沖力峰值Fmax在95℃時達(dá)到最高，得益于CF/PPS的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(105℃)臨近，增進(jìn)了材料的抗沖擊力。
永久壓痕與損傷
- 溫度提升導(dǎo)致層壓板永久壓痕加深，尤其在125℃下更為顯著。
- 高溫減弱了沖擊能量對損傷的作用，故25J沖擊下的凹痕增加小于15J。
外部與內(nèi)部損傷形態(tài)
- 室溫下，CF/PPS層壓板損傷輕微，主要為纖維斷裂、裂紋與拉出。
- 95℃時，因玻璃化，正面韌性斷裂與塑性變形增多，背面裂紋減少;125℃，基體更軟，塑性變形顯著，但裂紋傳播受限。
- 高能量沖擊下，損傷模式復(fù)雜，室溫?fù)p傷最重，而95℃與125℃損傷沿橫向擴(kuò)展，顯示塑性變形。
分層面積與內(nèi)部損傷
- 隨溫度升高，相同沖擊能量下的分層面積減小，尤以15J沖擊下降低顯著。
- 低溫下，溫度更有效抑制分層面積增長，且內(nèi)部裂紋模式受溫度影響，15J時室溫下較少，而95℃與125℃顯著塑性變形。
通過詳盡的分析，熱塑性碳纖維復(fù)合材料在不同溫度下的性能表現(xiàn)，特別是耐高溫下的優(yōu)異耐沖擊、抑制損傷能力，為設(shè)計者提供了寶貴參考。這些發(fā)現(xiàn)不僅鞏固了熱塑性碳纖維在高性能領(lǐng)域的應(yīng)用基礎(chǔ)，還指明了其在多維度發(fā)展的潛力，預(yù)示著未來的熱塑性碳纖維復(fù)合材料將在更廣泛的領(lǐng)域展現(xiàn)其獨特魅力與價值。
