復合材料結構復雜,不同工藝可能導致不同類型的缺陷,主要可分為以下幾類:
孔隙是復合材料中最常見的缺陷之一,通常由樹脂固化不完全、纖維浸潤不充分或固化壓力不足導致。大量孔隙會降低材料的力學性能,尤其是層間剪切強度和壓縮強度。
分層指復合材料層與層之間的分離,通常由制造過程中的鋪層不當、固化壓力不均或外部沖擊(如工具跌落、鳥撞等)引起。分層會嚴重影響結構的承載能力,甚至導致災難性破壞。
在制造過程中,纖維鋪放不當、模具設計不合理或固化收縮應力可能導致纖維斷裂或局部堆積,從而降低材料的整體強度和剛度。
樹脂分布不均會形成局部樹脂過多(富膠區)或過少(貧膠區),影響材料的性能一致性。樹脂富集可能導致脆性增加,而貧膠區則可能導致纖維與基體結合不良。
纖維與樹脂的兼容性:若纖維表面處理不當,可能導致界面結合不良,形成孔隙或分層。
樹脂黏度與固化特性:樹脂黏度過高可能導致纖維浸潤不足,而固化速度過快則可能產生內應力。
固化溫度與壓力控制不當:溫度過高可能導致樹脂分解,而壓力不足則易形成孔隙。
鋪層設計不合理:纖維方向錯誤或層間結合不良易導致分層。
濕度影響:水分可能影響樹脂固化,導致孔隙率增加。
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在復合材料日益重要的今天,掌握缺陷成因并采用先進檢測手段,才能確保材料的可靠性與安全性。