酸雨环境下碳纤维树脂基复合材料失效行为及机理研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：至!生三：三!关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论

2、文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。口论文暂不公开(或保密)注释：本学位论文属于暂不公开(或保密)范围，在』L年解密后适用本授权书。口非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：导师签名：呶锩日期：兰!!竺：墨：兰量日期：丝!坚：曼：兰殳学位论文数据集中图分类号TGl74学科分类号430．2论文编号密级公开学位授予单位代学位授予单位名码10010北京化工大学称作者姓名

3、陈皓学号2011200497获学位专业代获学位专业名称材料科学与工程0805码课题来源其他项目研究方向金属腐蚀与防护论文题目酸雨环境下碳纤维树脂基复合材料失效行为及机理研究关键词碳纤维复合材料，失效，电化学，酸雨介质，力学性能论文答辩日期2014．5．25+论文类型基础研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师左禹教授北京化工大学腐蚀与防护评阅人1评阅人2评阅人3评阅人4评阅人5答懒会主席答辩委员1答辩委员2答辩委员3答辩委员4答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．

4、其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB厂r13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。北京化工大学硕士学位论文酸雨环境下碳纤维树脂基复合材料失效行为及机理研究摘要本实验以5428／T700碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料和碳纤维纤维增强环氧树脂基复合材料，通过吸湿法、电化学交流阻抗法、傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪和扫描电镜SEM等手段对碳纤维复合材料在酸雨环境中的失效过程进行分析。主要研究了不同浸泡条件、温

5、度、阴极极化和树腊厚度对碳纤维复合材料的电化学特性、力学性能和微观形貌的影响，并结合有限元法对失效过程进行了分析。不同的浸泡条件对复合材料的老化过程有着不同的影响，吸湿法和电化学交流阻抗法均表明完全浸泡、干湿交替浸泡和湿热条件下复合材料的失效老化呈递增趋势，用两种方法均可推到出水分在碳纤维复合材料的扩散系数，且三种加速试验条件下试样的力学性能均有小幅度下降，成分测试可以看出失效破坏由树脂的吸湿引起，试样并未发生化学变化。在完全浸泡条件下在试样上加载一负的恒电位进行阴极极化可分析复合材料在服役时与其他金属部件发生的耦合

6、效应可以通过电化学交流阻抗法发现试样出现较为明显的老化特征，其力学性能也发生较大的下降，通过成分分析和电镜观察可以发现复合材料中树脂基体发生了水解反应，从而引起树脂基体的裂纹与破损，树脂基体与纤维增强体间的界面结合受到破坏。碳纤维复合材料的树脂基体的厚度对复合材料的耐候性能的影响可通过交流阻抗法得出，树脂较厚的碳纤维复合材料对介质侵蚀的抵抗能力强于树脂较薄的碳纤维复合材料，在较厚的树脂层的保护下碳纤维复合材料的界面结构更不易受到破坏。通过有限元方法对复合材料的失效过程进行模拟可得出树脂的一部分膨胀由内应力导致，材料的

7、两端最容易发生破坏，若在树脂表面加载一压头与复合材料发生机械接触可模拟树脂吸湿前与吸湿后与压头接触产生的力学响应，通过有限元方法对机械接触进行模拟分析并结合树脂表面的缺陷和缝隙的模拟，可得出缺陷处的应力分布和形变模式。关键词：碳纤维复合材料，失效，电化学，酸雨介质，力学性能北京化工大学硕士学位论文TheFailureBehaviorandMechanismofCarbonFiberCompositesinSimulatedAcidRainABSTRACTInthispaper,twokindsofCFRPwerest

8、udiedtoanalyzethefailureprocessofCFRPinacidrainenvironmentviamoisture，electrochemicalimpedancespectroscopy,Fouriertransforminfraredspectroscopy,X—rayphotoelectronspectroscop