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1、复合材料学报第26卷第4期8月2009年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol126No14August2009文章编号:100023851(2009)0420022207碳纤维增强环氧树脂基复合材料湿热残余应力的微Raman光谱测试表征3黄远,何芳,万怡灶,王玉林,李刚,高智芳(天津大学材料科学与工程学院,天津300072)摘要:采用微Raman光谱仪对碳纤维增强环氧树脂复合材料CF/EP(纤维体积分数为30%)的湿热残余应力进行了研究。实验结果表明:湿热残余应力能够使碳纤维Raman光谱发生频移,根据频移可对纤维所受湿热残
2、余应力进行表征;选择合适的试验点是复合材料湿热残余应力Raman测试成功的关键;在湿热环境下长期吸湿,纤维所受轴向残余应力由吸湿前的热残余压应力转变成吸湿后的湿热残余拉应力;由吸湿后碳纤维所受湿热残余拉应力减去吸湿前热残余压应力获得的吸湿拉应力非常大,平均为2272MPa,接近所用碳纤维的拉伸强度(2800MPa);适当的加工热残余压应力有利于降低吸湿导致的应力。关键词:碳纤维/环氧树脂复合材料;湿热残余应力;Raman光谱仪;测试;表征中图分类号:TB332文献标志码:ATestingandcharacterizationofhygrotherma
3、lstressesincarbon2fibersreinforcedepoxycompositesusingRamanspectroscopy3HUANGYuan,HEFang,WANYizao,WANGYulin,LIGang,GAOZhifang(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Thehygrothermalstressesinthecompositewithfibervolumefractionof30%w
4、ereinvestigatedbyusingmicroRamanspectroscopy.TheresultsshowthattheRamanwavenumbershiftforcarbonfiberscanbecausedbythehygrothermalstresses,whichcanbeusedtocharacterizethehygrothermalstressinthefibers.Theappropriateselectionsofthetestedpointsarethekeytosuccessinthehygrothermalstr
5、esstestwithRamanspectroscopyforthecomposites.Theresultsalsoshowthatduringthelong2termmoistureabsorptionprocess,theaxialresidualstresseswithinthefiberstransformfromthermalresidualcompressivestressesbeforeabsorptionintohygrothermaltensilestressesafterabsorption.Theaxialstresseswi
6、thinthefibersinducedpurelybytheabsorptioncanbeobtainedbyusingthetensilestressesafterabsorptionminusthecompressivestressesbeforeabsorption,whichisratherhigh(2272MPaonaverage)andclosetothetensilestrengthof2800MPaofthecarbonfibersusedinthispaper.Thesuitablethermalresidualstressesc
7、anreducethemoistureinducedstressestosomeextent.Keywords:carbonfibers/epoxycomposites;hygrothermalstress;Ramanspectroscopy;testing;characterization[1,526]碳纤维增强环氧树脂基复合材料在自然环境中力;同时,复合材料吸水后,水分在基体中的使用或贮存时受湿热因素的影响显著。研究表明,分布并不均匀,基体各部位水分含量不同将导致基复合材料吸入的水分会对基体树脂产生塑化或溶胀体各部位溶胀量不一样,这也会在复合材料
8、内产生[124]作用。由于复合材料中的碳纤维基本不吸湿,内应力;如果吸湿时环境温度较高,复合材料内部则吸湿的
