研究不同鋪層的力學(xué)性能對(duì)于我們理解材料的行為和性能至關(guān)重要。不同鋪層的力學(xué)性能可以影響材料的強(qiáng)度、剛度、耐久性以及其他關(guān)鍵特性。通過深入研究不同鋪層的力學(xué)性能，我們能夠優(yōu)化材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。這種研究也為我們提供了改進(jìn)材料制造和工程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，以滿足不斷變化的需求和挑戰(zhàn)。隨著熱塑性碳纖維熱度變高，對(duì)于這種復(fù)合材料的鋪層性能影響也成為了大家關(guān)心的問題。
本文我們是以長纖連續(xù)碳纖維+聚醚醚酮的單向預(yù)浸帶(碳纖維含量60%)為基礎(chǔ)，通過四種鋪層方式來看其性能影響，鋪層的方式看上圖，分別為A型0°/90°鋪放、B型混編、C型0°鋪放、D型90°鋪放。
聚醚醚酮(PEEK)是一種高性能的工程塑料性樹脂材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，以及優(yōu)異的機(jī)械性能和耐磨性，同時(shí)還具有較低的摩擦系數(shù)和良好的自潤滑性能。長纖連續(xù)碳纖維是非常理想的增強(qiáng)體材料，當(dāng)與聚醚醚酮一起制成高性能復(fù)合材料時(shí)，能明顯提高聚醚醚酮樹脂的力學(xué)性能、使用溫度等，可以進(jìn)一步拓展PEEK的應(yīng)用領(lǐng)域。
通過上圖可以看到同樣是碳纖維纖維含量60%的碳纖維預(yù)浸料的不同鋪放方式的層合板材的拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度柱狀圖。拉伸性能的表現(xiàn)上面，拉伸測(cè)試中是夾持測(cè)試，那由于C型0°鋪放板材樣品在測(cè)試?yán)煨阅軙r(shí)，不容易夾持維易產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象，無法得到準(zhǔn)確的拉伸性能數(shù)據(jù)。那我們能夠看出A/B/D型的性能表現(xiàn)，這里面分析的話，抗拉伸性能主要是跟軸向增強(qiáng)纖維有關(guān)系，那C型0°鋪放板材的軸向增強(qiáng)纖維數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他三種板材,故可以推測(cè)C型板材的拉伸性能在四種板材中最優(yōu)。
四種鋪層方式的熱塑性碳纖維板是以C型0°鋪放板材表現(xiàn)比較好，因?yàn)檫@種鋪層方式下，內(nèi)部增強(qiáng)體纖維數(shù)量是遠(yuǎn)高于其他三種板材，所以其力學(xué)性能會(huì)更好，這也是碳纖維高性能優(yōu)勢(shì)凸顯的原因。
那對(duì)于B型的混編類型，進(jìn)行特定的分析，整個(gè)的性能不能完全凸顯出來，更多的是因?yàn)樵诰幙椊化B的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)一定高度的循環(huán)升降，這將造成層與層之間的黏結(jié)性降低,而且還會(huì)造成板材中的纖維彎曲和應(yīng)力集中。當(dāng)受到外界作用力時(shí)，碳纖維彎曲現(xiàn)象使材料的增強(qiáng)纖維不能充分發(fā)揮作用。由于編織預(yù)浸帶的銜接處有高度差,會(huì)使板材受到剪切力的作用，從而導(dǎo)致B型板材力學(xué)性能下降。對(duì)于D型板材，纖維取向方向與受力方向垂直，無法起到增強(qiáng)效果。那A型是0°/90°鋪放，好像是跟B型類似，但是因?yàn)楸苊饬私豢棾霈F(xiàn)高度差，所以在整個(gè)的性能表現(xiàn)要高于B型。以三種性能都相對(duì)較低于C型。推薦閱讀：熱塑性樹脂+長纖連續(xù)碳纖維的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手
總結(jié)下來：熱塑性碳纖維板材的力學(xué)性能與模壓過程中浸漬帶的鋪放方式有關(guān)。C型板材由于其軸向受力纖維的數(shù)目最多其各項(xiàng)性能相對(duì)最優(yōu)，A型板材(0°/90°) 次之，B型板材(混編)雖然規(guī)整美觀，但由于在編織交疊處的高度升降產(chǎn)生纖維彎曲和應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以其性能并不是較優(yōu)，各項(xiàng)性能都相對(duì)較差的是D型板材。
聚醚醚酮(PEEK)是一種高性能的工程塑料性樹脂材料，具有良好的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性，以及優(yōu)異的機(jī)械性能和耐磨性，同時(shí)還具有較低的摩擦系數(shù)和良好的自潤滑性能。長纖連續(xù)碳纖維是非常理想的增強(qiáng)體材料，當(dāng)與聚醚醚酮一起制成高性能復(fù)合材料時(shí)，能明顯提高聚醚醚酮樹脂的力學(xué)性能、使用溫度等，可以進(jìn)一步拓展PEEK的應(yīng)用領(lǐng)域。
通過上圖可以看到同樣是碳纖維纖維含量60%的碳纖維預(yù)浸料的不同鋪放方式的層合板材的拉伸、彎曲和沖擊強(qiáng)度柱狀圖。拉伸性能的表現(xiàn)上面，拉伸測(cè)試中是夾持測(cè)試，那由于C型0°鋪放板材樣品在測(cè)試?yán)煨阅軙r(shí)，不容易夾持維易產(chǎn)生脫皮現(xiàn)象，無法得到準(zhǔn)確的拉伸性能數(shù)據(jù)。那我們能夠看出A/B/D型的性能表現(xiàn)，這里面分析的話，抗拉伸性能主要是跟軸向增強(qiáng)纖維有關(guān)系，那C型0°鋪放板材的軸向增強(qiáng)纖維數(shù)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他三種板材,故可以推測(cè)C型板材的拉伸性能在四種板材中最優(yōu)。
四種鋪層方式的熱塑性碳纖維板是以C型0°鋪放板材表現(xiàn)比較好，因?yàn)檫@種鋪層方式下，內(nèi)部增強(qiáng)體纖維數(shù)量是遠(yuǎn)高于其他三種板材，所以其力學(xué)性能會(huì)更好，這也是碳纖維高性能優(yōu)勢(shì)凸顯的原因。
總結(jié)下來：熱塑性碳纖維板材的力學(xué)性能與模壓過程中浸漬帶的鋪放方式有關(guān)。C型板材由于其軸向受力纖維的數(shù)目最多其各項(xiàng)性能相對(duì)最優(yōu)，A型板材(0°/90°) 次之，B型板材(混編)雖然規(guī)整美觀，但由于在編織交疊處的高度升降產(chǎn)生纖維彎曲和應(yīng)力集中現(xiàn)象，所以其性能并不是較優(yōu)，各項(xiàng)性能都相對(duì)較差的是D型板材。
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