界面在纖維增強復(fù)合材料中具有特別重要的作用,它不但是纖維增強復(fù)合材料中增強相和基體相連接的紐帶,也是應(yīng)力及其他信息傳遞的橋梁。良好的界面粘結(jié)才能使纖維的性能得到充分發(fā)揮,進而纖維增強復(fù)合材料的力學(xué)性能得到提高,因此對纖維增強復(fù)合材料的界面粘結(jié)性能、界面微觀結(jié)構(gòu)的研究非常重要。本文總結(jié)了纖維增強復(fù)合材料界面剪切強度、界面微觀結(jié)構(gòu)的表征方法,包括單纖維拔出試驗、纖維斷裂試驗、纖維壓出試驗等,并側(cè)重介紹了拉曼光譜對纖維增強復(fù)合材料界面粘結(jié)性能、界面微觀結(jié)構(gòu)的研究。
纖維增強復(fù)合材料由于比重小、比強度和比模量大等優(yōu)異性能,廣泛地應(yīng)用于航空航天、國防、交通、體育等域。在外力作用下,纖維增強復(fù)合材料通過界面進行應(yīng)力傳遞才能使纖維和基體應(yīng)力均衡分布。然而纖維增強復(fù)合材料界面能否有效地傳遞應(yīng)力,有賴于基體與纖維增強體之間界面的結(jié)合程度。因此,對纖維增強復(fù)合材料界面結(jié)合程度、界面微觀結(jié)構(gòu)的表征和研究是非常重要的,界面剪切強度作為界面粘結(jié)中最有效的力學(xué)表征參數(shù),也就成為目前纖維增強復(fù)合材料研究中的重點和熱點。因此本文重點介紹纖維增強復(fù)合材料界面剪切強度的測試方法,同時介紹纖維增強復(fù)合材料界面微觀結(jié)構(gòu)的拉曼光譜表征。
l 界面剪切強度的傳統(tǒng)測試方法
1.1 單纖維拔出試驗
單纖維拔出試驗是一種有效的界面剪切強度測試方法,其基本原理‘11是將單纖維包埋在基體片中,固化后將單纖維從基體片中拔出,記錄拔出時所需要的力,即可得到界面的剪切強度,為了使單纖維從基體中拔出而不至于發(fā)生纖維斷裂,必須使纖維埋入基體中的長度適當(dāng),圖1為纖維拔出示意圖。實驗可在通常使用的小型萬用材料試驗機中實施。為使實驗操作更為簡單,影響實驗結(jié)果的可變因素更少,對實驗結(jié)果的解釋更趨合理,單纖維拔出試驗技術(shù)在不斷的改進和完善。
微滴包埋拔出試驗是對單纖維拔出試驗的一種改進,將塊狀基體改變成微滴狀基體,即在纖維表面上滴入樹脂微滴,盡量減少纖維段的埋入長度,而且用阻擋或推移微滴的方式替代對基體的夾持,這種方法能有效地解決單纖維拔出試驗試樣制備的困難,并能減小實驗結(jié)果的誤差,圖2為微滴包埋拔出示意圖。
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