碳纤维强度的统计特性及对复合材料线芯力学性能的影响

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1、第３６卷第１期国防科技大学学报Ｖｏｌ．３６Ｎｏ．１２０１４年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＤＥＦＥＮＳＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＦｅｂ．２０１４ｄｏｉ：１０．１１８８７／ｊ．ｃｎ．２０１４０１０１０ｈｔｔｐ：／／ｊｏｕｒｎａｌ．ｎｕｄｔ．ｅｄｕ．ｃｎ碳纤维强度的统计特性及对复合材料线芯力学性能的影响杜刚，肖加余，江大志，徐洋（国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：测试了国产Ｔ３００级碳纤维的单丝和复丝拉伸强度，并用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布来描述碳纤维单丝平均拉伸强度。采用拉挤工艺制备出国产

2、碳纤维复合线芯，测试了国产碳纤维复合线芯的弯曲强度和短梁剪切强度性能。结果表明：国产Ｔ３００级碳纤维单丝拉伸强度性能达到东丽Ｔ３００碳纤维水平，且分散性更小；复丝强度略低。国产Ｔ３００级碳纤维集束性较差，在拉挤抽纱过程中，容易夹纱和起毛。在纤维体积含量基本相同情况下，国产Ｔ３００级碳纤维复合线芯力学性能与东丽Ｔ７００碳纤维复合线芯力学性能相差不大。关键词：国产碳纤维；纤维拉伸强度；复合材料；力学性能中图分类号：Ｖ２５８文献标志码：Ａ文章编号：１００１－２４８６（２０１４）０１－０５２－０５Ｓｔｕｄｙｏｆｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｃｈａｒａ

3、ｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｒｅｓＤＵＧａｎｇ，ＸＩＡＯＪｉａｙｕ，ＪＩＡＮＧＤａｚｈｉ，ＸＵＹａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｅｒｏｓｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｔｉｏｎａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳｉｎｇｌｅｆｉｂｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｂｕｎｄｌｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｓｏｆＣｈ

4、ｉｎｅｓｅｍａｄｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｗｅｒｅｔｅｓｔｅｄａｎｄｉｔｓａｖｅｒａｇｅｓｉｎｇｌｅｆｉｂｅｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｂｙｔｈｅＷｅｉｂｕｌｌｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｒｅｗａｓｍａｄｅｂｙｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈｔｈｅＣｈｉｎｅｓｅｍａｄｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ．Ｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｓｈｅａｒｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｒｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓ

5、ｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅＴｏｒａｙＴ３００ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｆｒｏｍＪａｐａｎ，ｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｈａｓａｌｍｏｓｔｔｈｅｓａｍｅａｖｅｒａｇｅｓｉｎｇｌｅｆｉｂｅｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｌｏｗｅｒｄｉｓｃｒｅｔｅｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄａｌｉｔｔｌｅｌｏｗｅｒａｖｅｒａｇｅｆｉｂｅｒｂｕｎｄｌｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｉｓｎｏｔｇｏｏｄｅｎｏｕｇｈ．Ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ

6、ｙａｒｎｓｗｅｒｅｎｉｐｐｅｄａｎｄｆｌｕｆｆｅｄｗｈｅｎｂｅｉｎｇｄｒａｗｎｏｕｔ．ＮｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃａｎｂｅｆｏｕｎｄｆｒｏｍｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｒｅｓｍａｄｅｗｉｔｈｔｈｅｄｏｍｅｓｔｉｃｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒａｎｄｔｈｅＴｏｒａｙＴ７００ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｆｒｏｍＪａｐａｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｈｉｎｅｓｅｍａｄｅｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ；ｆｉｂｅｒｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔ

7、ｙ国产碳纤维经过几十年的技术攻关，现已能１实验部分制造出性能稳定的，相当于日本的Ｔ３００级碳纤［１－２］维，其应用领域不断扩大。因为纤维增强复１．１主要原材料及仪器设备合材料的力学性能主要取决于增强纤维的力学性增强材料：Ｔ３００级碳纤维，６ｋ，线密度０．４３ｇ／ｍ，能，所以在使用过程中，人们对纤维的强度分布和国产；Ｔ３００Ｂ碳纤维，３ｋ，线密度０．２ｇ／ｍ，日本东复合材料性能比较关注。本文测试了国产Ｔ３００丽公司；Ｔ７００ＳＣ碳纤维，１２ｋ，线密度０．８ｇ／ｍ，日级碳纤维的单丝和复丝拉伸强度，并与东丽Ｔ３００本东丽公司；无碱玻璃纤维，

8、无捻粗纱，１２００ｔｅｘ，碳纤维进行了比较。采用拉挤工艺制备出国产碳泰山玻璃纤维股份有限公司。基体材料：ＭＨＲ纤维复合线芯，从碳纤维表面形貌、复合线芯中纤－０７０海因环氧树脂，无锡美华化工有限公司；维的排布情况、复合线芯