下面是兩篇符合材料學(xué)報(bào)收錄的論文，符合材料是一種科學(xué)界廣泛關(guān)注的材料，被應(yīng)用在航空、人造衛(wèi)星等很多領(lǐng)域，這些新型材料的發(fā)展在未來的高新產(chǎn)業(yè)肯定會(huì)有美好前途，會(huì)產(chǎn)生大的作為。論文對玻璃纖維布及碳纖維布增強(qiáng)酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能進(jìn)行了研究。

　　《酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能研究》

　　摘要：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料簡稱FRP，這種材料中有較大的強(qiáng)度和較良好的耐久性，這是其他材料都無法比擬的。碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料相比其他材料具有較好的耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：玻璃纖維布;碳纖維布;復(fù)合材料;力學(xué)性能;纖維

　　復(fù)合材料纖維復(fù)合材料，簡稱FRP，因其較大的強(qiáng)度和較良好的耐久性，獲得了材料學(xué)界的廣泛關(guān)注，其中碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有其他材料都沒有的良好的耐高溫和耐腐蝕性，作為玻璃鋼一大分支的玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維，比重小，比強(qiáng)度高是它的一大優(yōu)點(diǎn)，良好的耐化學(xué)性使它的可使用范圍更加廣泛。另外，碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維和玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維都具有質(zhì)量輕和力學(xué)性能優(yōu)良的特點(diǎn)，在當(dāng)下材料短缺的現(xiàn)狀下，如果能將這些材料應(yīng)用于各行各業(yè)中，將會(huì)降低部分產(chǎn)品的高成本，解決原料短缺的問題，促進(jìn)材料學(xué)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的一大發(fā)展。

　　1碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

　　1.1碳纖維的發(fā)展歷程

　　碳纖維作為一種無機(jī)高分子化學(xué)材料，主要組成元素是碳元素，碳纖維是一種纖維狀碳化合物，是在惰性氣氛和高溫條件下有機(jī)纖維碳化而形成的，有纖維、布料等多種形式，也有多種分類，按照其力學(xué)性能的不同，可以分為高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度等，根據(jù)其元素的不同可分為纖維素基、酚醛基和瀝青基等，碳纖維主要是在復(fù)合材料中充當(dāng)增強(qiáng)材料，根據(jù)不同的基體材料以及復(fù)合方式可以達(dá)到不同的效果。碳纖維復(fù)合材料具有較好的耐高溫性和耐疲勞性。很久以前，就有很多科學(xué)家從碳纖維入手，成功制備了力學(xué)性能較好的黏膠基碳纖維和聚丙烯腈基碳纖維，后來，碳纖維的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域、航空、人造衛(wèi)星等多個(gè)領(lǐng)域都有其應(yīng)用。

　　1.2碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能

　　通過查閱資料我們可以知道，碳纖維力學(xué)性能非常好，相比其他材料來說，碳纖維的抗拉強(qiáng)度和彈性模量都比其他纖維高出不少。為了研究成型壓力對其拉伸性能的影響，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用控制變量法，選取成分含量相同的樹脂溶液，使用相同的碳纖維單向布，改變成型壓力，制備不同的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂好復(fù)合材料，通過壓力測試，對不同的碳纖維復(fù)合材料拉伸性能做出評價(jià)。最后試驗(yàn)結(jié)束，在拉伸的過程中，不同的成型壓力的復(fù)合材料會(huì)出現(xiàn)不同的斷裂程度，因此我們能夠得到下列結(jié)論，增加復(fù)合材料的成型壓力可以在一定范圍內(nèi)增加復(fù)合材料的拉伸程度和彈性模量，這說明在一定的范圍內(nèi)，成型壓力的適當(dāng)增加對樹脂基體對纖維的浸潤程度有促進(jìn)作用，可以提高樹脂與纖維之間的粘合性，因此復(fù)合的效果也就越好，材料的拉伸性能也就越高。

　　2玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

　　2.1玻璃纖維的發(fā)展歷程

　　玻璃纖維制品被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，它是一種具有較高性能的無機(jī)非金屬材料，具有較好的耐熱性和耐腐蝕性，主要成分是二氧化硅，根據(jù)其形態(tài)和長度可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉，根據(jù)玻璃中堿的含量可以分為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維和高堿玻璃纖維，因?yàn)槠淞己玫慕^緣性和耐熱性，常作為電絕緣性材料和保溫材料出現(xiàn)在我們的生活中。玻璃纖維和碳纖維一樣，常作為增強(qiáng)材料，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。玻璃纖維是玻璃鋼的一種因此它的性能較鋼的性能要高出許多。玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，其中最出名的就是玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，環(huán)氧樹脂是一種性能優(yōu)良的熱固性樹脂，與其他不聚酯樹脂相比較，力學(xué)性質(zhì)更優(yōu)良，點(diǎn)絕緣性能越高，耐化學(xué)藥品性、耐熱性以及粘合性能也越好，當(dāng)環(huán)氧樹脂與玻璃纖維形成復(fù)合材料時(shí)，由于它較強(qiáng)的粘結(jié)性，因此可得到較高的界面剪切強(qiáng)度，復(fù)合材料使環(huán)氧樹脂本就優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)耐化學(xué)性得到更好的發(fā)揮。

　　2.2玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能

　　通過下表中玻璃纖維與鋼性能的對比可以知道，玻璃纖維具有很好的力學(xué)性質(zhì)，因此，它是一種較好的復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料。玻璃纖維是單項(xiàng)排列在樹脂基體內(nèi)的，所以當(dāng)纖維含量達(dá)到一定值時(shí)，當(dāng)外力通過樹脂基體作用到纖維上時(shí)，由于各向異性的影響，外力的作用方向會(huì)發(fā)生改變，開始沿著纖維取向的方向發(fā)展，在一定程度上使力的作用發(fā)生分散，從而對復(fù)合材料的破壞程度降解到最低，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，但是當(dāng)復(fù)合材料中纖維材料含量過多時(shí)，部分纖維很難被樹脂基體完全浸潤，造成材料中許多結(jié)合界面結(jié)合力減弱，當(dāng)外力作用到材料上時(shí)，力的傳遞失去了它本應(yīng)有的效果，從而使材料的性能下降。

　　3結(jié)語

　　經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的復(fù)合材料也躍居世界前位，但在很多領(lǐng)域我們或許對碳纖維以及玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究還有很多缺陷。碳纖維以及玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的耐腐蝕性、絕緣性、耐化學(xué)性以及耐熱性相比之其他材料都是非常優(yōu)良的，由于其剛性好、強(qiáng)度高，因此可以廣泛應(yīng)用于航天航空以及運(yùn)輸領(lǐng)域，對這些優(yōu)良性能材料的開發(fā)可以有效降低產(chǎn)業(yè)開發(fā)所需的高成本和能源短缺的嚴(yán)重問題。

　　參考文獻(xiàn)

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　　作者：周志宏 吳娜 單位：西安航天復(fù)合材料研究所超碼復(fù)合材料公司

　　《無損檢測技術(shù)在復(fù)合材料檢測的應(yīng)用》

　　摘要：無損檢測技術(shù)在對復(fù)合材料進(jìn)行檢測的過程中，不會(huì)損壞材料的結(jié)構(gòu)以及形狀，不影響其使用性能，通過抽樣檢查或者逐漸檢查的方式，來獲取材料的結(jié)構(gòu)信息以及缺陷狀況。不同種類的復(fù)合材料基于其自身的特點(diǎn)，可以選擇適當(dāng)?shù)臒o損檢測方法，對其內(nèi)部以及表面的缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷和評價(jià)。本文就無損檢測技術(shù)在復(fù)合材料檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的討論。

　　關(guān)鍵詞：無損檢測技術(shù);復(fù)合材料;研究

　　1無損檢測技術(shù)在復(fù)合材料檢測中的應(yīng)用概述

　　為了保證復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的完整性，必須對其進(jìn)行準(zhǔn)確的缺陷以及損傷的檢測，一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)修復(fù)，進(jìn)而對材料的性能進(jìn)行準(zhǔn)確的評價(jià)和判斷。不同的復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)各不相同，所選取的無損檢測方法也存在著差異，現(xiàn)階段，被廣泛應(yīng)用的無損檢測方法包括：X射線檢測無損檢測法、超聲波無損檢測法、計(jì)算機(jī)層析檢測法、紅外熱成像檢測法、聲發(fā)射法等，各種不同那個(gè)的無損檢測方法也都有自身的應(yīng)用范圍、優(yōu)點(diǎn)和缺陷。

　　2不同種類無損檢測技術(shù)的應(yīng)用狀況

　　2.1X射線無損檢測技術(shù)

　　應(yīng)用比較廣泛的X設(shè)備無損檢測方法是膠片照相法，這種方法能夠檢測出復(fù)合材料中的孔隙以及雜質(zhì)等在外形方面表現(xiàn)出來的缺陷，同時(shí)，也能夠檢測出結(jié)構(gòu)的疏散、孔洞、纖維斷裂、材料分布不均勻等缺陷。這種檢測方法具有較高的靈敏度，檢測結(jié)果觀察起來比較直接，但是如果在和射線垂直的方向上存在裂紋，不容易被發(fā)現(xiàn)，同時(shí)，設(shè)備體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在養(yǎng)護(hù)以及維修方面所需投入的資金量較大，對安全防護(hù)方面的要求比較高。隨著技術(shù)的進(jìn)步，X射線無損檢測技術(shù)也在不斷的優(yōu)化和更新，新型的X成像檢測技術(shù)以及X射線CT技術(shù)已經(jīng)相對成熟，并投入到實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中。這兩種方法的優(yōu)勢在于有著更高的精度以及效率，在資金方面投入量小，能夠?qū)崿F(xiàn)檢測結(jié)果的遠(yuǎn)距離傳輸，使用性強(qiáng)，比傳統(tǒng)照相底板的檢測方式具有明顯的優(yōu)勢。

　　2.2超聲波無損檢測技術(shù)

　　依據(jù)復(fù)合材料本身的性質(zhì)以及聲學(xué)性質(zhì)對聲波產(chǎn)生的作用來開展復(fù)合材料的超聲波無損檢測，實(shí)現(xiàn)對復(fù)合材料內(nèi)部以及表面缺陷的檢測。這種檢測方法能夠?qū)��?fù)合材料的層間結(jié)構(gòu)、孔隙、裂紋、裂縫以及夾雜物等缺陷進(jìn)行檢測，并對材料的密度纖維狀取向、彈性模量數(shù)值、厚度數(shù)值以及幾何尺寸進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)材料的變化情況。這種檢測方法具有極高的靈敏性，能夠準(zhǔn)確的對缺陷處進(jìn)行位置的確定，檢測出缺陷的主要位置以及分布狀況，設(shè)備的復(fù)雜程度低，操作容易。但是也存在著一定的弊端，比如：檢測效率不高，無法實(shí)現(xiàn)同一設(shè)備對全部缺陷進(jìn)行檢測，對于不同種類的缺陷，需要更換不同形式的探頭，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測。對厚度尺寸較小，外形尺寸不大以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度較高的復(fù)合材料，也無法進(jìn)行很好的檢測，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，超聲波掃描技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，基于其顯示比較直觀、檢測效率高、花費(fèi)時(shí)間短等特點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用于飛行器等大型復(fù)合材料的檢測工作。

　　2.3計(jì)算機(jī)層析照相檢測技術(shù)

　　工業(yè)計(jì)算機(jī)層析照相技術(shù)，就是工業(yè)計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)，主要應(yīng)用于檢測工業(yè)構(gòu)件。具有操作簡單、檢查直觀、不對試件造成損傷等優(yōu)點(diǎn)。這種方法的工作原理是：以掃描的方式，獲取試件的斷層投影值，再依據(jù)圖像進(jìn)行斷層圖像的重新建立。這種方法掃描完成的圖像清晰度好，普通的透視照相方法比較容易發(fā)生圖像模糊和重疊的現(xiàn)象，這種層析照相技術(shù)極大的改進(jìn)了之前的成像狀況，圖像清晰度極高，對比靈敏度高于透視照相技術(shù)兩個(gè)數(shù)量級以上�；�于這一顯著的優(yōu)勢，國際上已經(jīng)將工業(yè)計(jì)算機(jī)層析照相技術(shù)列為現(xiàn)階段最佳的無檢測方法。通過大量的產(chǎn)品檢驗(yàn)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)工業(yè)計(jì)算機(jī)層析照相技術(shù)能夠檢測出復(fù)合材料中的氣孔、夾雜、空隙、分層等缺陷，靈敏度極高，可以十分準(zhǔn)確的檢定缺陷的外形尺寸。

　　2.4紅外熱成像無損檢測技術(shù)

　　這一技術(shù)的原理為利用紅外物理理論，將紅外輻射特性的技術(shù)以及方法合理地應(yīng)用于被檢測元件，實(shí)現(xiàn)綜合性的無損檢測。這種檢測技術(shù)鑒定物體缺陷的方法是利用物體的熱量以及熱流。當(dāng)復(fù)合材料內(nèi)部存在缺陷時(shí)，會(huì)導(dǎo)致材料的傳熱性能發(fā)生變化，使表面的溫度分布狀況產(chǎn)生不同，再通過檢測設(shè)備來判斷熱輻射的差異，得到缺陷存在的準(zhǔn)確位置。紅外熱成像技術(shù)的優(yōu)勢在于資金投入小、檢查時(shí)間短、速度快、操作簡單、準(zhǔn)確度高。主要應(yīng)用于對復(fù)合材料以及多層材料進(jìn)行夾雜物、分層、開裂等缺陷的檢查。

　　2.5聲發(fā)射法檢測技術(shù)

　　聲發(fā)射法用于對復(fù)合材料以及構(gòu)件進(jìn)行檢查和評價(jià)，是一類動(dòng)態(tài)性較強(qiáng)的檢查技術(shù)，通過對聲發(fā)信號的妥善處理對缺陷進(jìn)行評價(jià)，確定缺陷的實(shí)際位置，并進(jìn)一步判斷其發(fā)展的規(guī)律。這種檢測方法的工作原理是：如果物體存在缺陷或者有某一部分出現(xiàn)異常，則其在外力的作用下，就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，進(jìn)而發(fā)生形狀的改變或者出現(xiàn)斷裂，其內(nèi)部由此而產(chǎn)生的應(yīng)變能以彈性波的形式被釋放出來，設(shè)備將這些信號以及信息進(jìn)行捕捉，然后通過聲發(fā)射的信號特點(diǎn)以及發(fā)生強(qiáng)度數(shù)值，來判斷材料的微觀形變以及裂紋、裂縫的狀況，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的檢測和報(bào)告。

　　這種無損檢測方法有其特定的適用范圍，必須具備以下兩個(gè)條件才能應(yīng)用這種方法：

　　第一，必須有外部載荷作用于材料。

　　第二，材料內(nèi)部的缺陷或者結(jié)構(gòu)必須發(fā)生改變�，F(xiàn)階段，這種技術(shù)已經(jīng)用于檢測復(fù)合材料內(nèi)部碳纖維、玻璃纖維是否斷裂，斷裂載荷的分配狀況等，進(jìn)而對巖纖維或者玻璃纖維的質(zhì)量進(jìn)行有效評價(jià)。聲發(fā)射技術(shù)還可以用于區(qū)分復(fù)合材料中層板內(nèi)缺陷的斷裂狀況，對其特性進(jìn)行有效判斷，比如：基體開裂、纖維和樹脂的開裂狀況，裂紋是否存在拓展等。

　　綜上所述，不同種類的無損檢測技術(shù)都有其自身的優(yōu)勢以及弊端，適用范圍也有所不同，對于大型復(fù)合材料的分層、裂紋、內(nèi)部缺陷都可以通過采用適當(dāng)?shù)臒o損檢測技術(shù)進(jìn)行檢測、判定和評價(jià)。技術(shù)人員可需要不斷的將檢測技術(shù)進(jìn)行更新與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的穩(wěn)步提高。

　　參考文獻(xiàn)：

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　　作者：肖亞楠 單位：河北大學(xué)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督學(xué)院

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