碳纤维增强镁合金层合板及其基本力学性能
基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真
2020年12月第44卷第12期Vol.J4No.12Dec.202() MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl202012016基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真孟宪明'，钟正S程从前2,曹铁山S赵杰2,黄亚烽-吴瑶2(1.中国汽车技术研究中心有限公司，天津300300；2.大连理工大学材料科学与工程学院，大连116024)摘要：通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数，采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式，对比了2种模型的适用性。
结果表明：在面内剪切过程中的初始线弹性阶段,2种模型都能较好地模拟出碳纤维复合材料层合板的力学特性。
随着载荷的持续增大，渐进损伤模型的载荷-位移仿真曲线依旧呈线性上升，到达载荷峰值后迅速下降，与试验曲线存在很大偏差；连续损伤模型由于引入了损伤参数，当材料出现损伤后.其载荷-位移仿真曲线呈非线性，与试验曲线吻合良好。
关键词：碳纤维复合材料；连续损伤模型；渐进损伤模型；损伤参数中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1000-3738(2020)12-0085-06Finite Element Simulation of In-plane Shear of Carbon Fiber ReinforcedPlastic Laminates with Two Material Models of LS-DYNA SoftwareMENG Xianming1.ZHONG Zheng2.CHENG Congqian2,CAO Tieshan2.ZHAO Jie2,HUANG Yafeng*,WU Yao2(1.China Automotive Technology&Research Center Co.,Ltd.,Tianjin300300,China；2.School of Materials Science and Engineering,Dalian University of Technology»Dalian116024,China)Abstract:The progressive failure model of fiber reinforced plastics and the continuous damage model of composite laminate of the Ls-Dyna software were applied to simulate the mechanical response and damage modes of carbon fiber reinforced plastic laminates under in-plane shear loads,with the mechanical parameters obtained by quasi-static uniaxial tensile and in-plane shear tests.The applicability of the two models was compared.The results show that in the initial linear elastic stage during in-plane shearing,the two models could simulate the mechanical characteristics of the carbon fiber r&nforced plastic laminates.As the load continued to increase,the loaddisplacement simulation curve obtained by the progressive failure model still rose linearly,and dropped rapidly after reaching the load peak；the simulation curve had a large deviation from the test curve.When the material was damaged,because of the introduction of damage parameters,the load-displacement simulation curve obtained by the continuous damage model was nonlinear,which was in good agreement with the test curve.Key words:carbon fiber reinforced plastic；continuous damage model；progressive failure model；damage parameter收稿日期：2020-08-05；修订日期：2020-11-27基金项目：国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项项目（2O16YFBO1O16O2）作者简介:孟宪明（1980—）,男，山东济南人，高级工程师•博士通信作者:赵杰教授0引言碳纤维复合材料（CFRP）作为一种比强度高、比刚度高、耐腐蚀性能较强的轻量化材料，广泛应用于汽车、航空航天、军工武器、高速动车等方面口切。
碳纤维增强复合材料及其应用研究
目前，生产和销售的产品结构采用玻璃钢（复合材料， 主要成分是树脂和玻璃纤维）箱体，其导热系数为 0.4W/（nk）， 密度为 2.3g/cm，且具备较高的拉伸强度，是一种综合性能 优异的复合材料。随着材料技术的不断更新发展，市场对于 轻量化需求日益突出，然而，在现有玻璃钢材料基础上，其 结构形式已无法实现更高的减重目标。碳纤维复合材料具有 质轻、比强度高、比刚度大、抗疲劳好、减震性好等特点， 本文将对不同铺层结构的碳纤维复合材料进行分析，结合产 品进行轻量化设计应用研究。 1 碳纤维增强复合材料
7.8
1.08
210
制造技术成熟，耐蚀性性好，成本低
机械性能较弱，强度偏低
1.5 ～ 2
2.0 ～ 7.0 200 ～ 700
力学性能优异，轻量化程度高
成本高，加工工艺复杂烦琐
1.4 ～ 2.5
1.5
42
优秀低绝缘、高低温及抗腐蚀能力，价格较低
性脆，耐磨性较差
保各部分的建设情况能够严格按照施工设计要求落实。 5 结语
（2）采用足够多的铺层，并使其纤维轴线与内力拉压 方向一致时，可以最大强度利用复合材料的高强度特性；
（3）避免相同纤维取向的铺层叠置； （4）对于较厚的层合板，相邻铺层纤维角度比一般不 超过 6°； （5）铺层中以 0°、±45°、90°的四种铺层角度， 每种占比应不少于 10%，以避免任何方向的基体直接受载； （6）载荷 0°方向时，避免采用 90°的层组，应该用
为了得到最优铺层方案，保证碳纤维复合材料满足刚 度需求，在初始设计过程中，根据铺层原理，选用环氧树 脂为基体，选用厚度为 0.3mm 的碳纤维板层，按照（0°、 45°、90°、-45°、0°）的铺层角度进行复合层板的设计， 本文以下所述碳纤维样片、碳纤维产品材料，均采用该铺层 方案进行设计和加工。 3 有限元分析及实验验证 3.1 有限元分析
碳纤维复合材料力学性能研究进展
包 装 工 程第44卷 第21期 ·36·PACKAGING ENGINEERING 2023年11月收稿日期：2023-05-30基金项目：国家自然科学基金（12172344） *通信作者碳纤维复合材料力学性能研究进展段裕熙，张凯*，徐伟芳，陈军红，龚芹（中国工程物理研究院总体工程研究所，四川 绵阳 621999）摘要：目的 综述碳纤维复合材料这一热结构材料的力学性能研究进展，推进碳纤维复合材料的研制和应用。
方法 采用文献调研法，梳理和汇总国内外有关碳纤维复合材料力学性能的研究内容，对二维复合材料、针刺复合材料及三维编织复合材料3种结构进行性能影响因素分析。
结论 影响碳纤维复合材料静态和动态力学性能的因素主要有温度、应变率、密度等，提出应进一步开展碳纤维复合材料在多因素耦合及高温动态性能方面的研究。
关键词：碳纤维复合材料；静态力学性能；动态力学性能；三维编织复合材料 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0036-10 DOI ：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.005Mechanical Property of Carbon Fiber CompositesDUAN Yu-xi , ZHANG Kai *, XU Wei-fang , CHEN Jun-hong , GONG Qin(Institute of Systems Engineering, China Academy of Engineering Physics, Sichuan Mianyang 621999, China) ABSTRACT: The work aims to explore recent advancements in the mechanical properties of carbon fiber composites for thermal structural applications, with the objective of promoting the development and utilization of carbon fiber composites. Through a comprehensive literature review, the current research status on the mechanical properties of carbon fiber composites was summarized, and the factors affecting the static and dynamic mechanical properties of 2D composites, needled composites, and 3D woven composites were analyzed. The results indicate that factors affecting the static and dynamic mechanical properties of carbon fiber composites include temperature, strain rate, density, et al. And further investigations are necessary in multi-factor coupling and high temperature dynamic properties of carbon fiber composites. KEY WORDS: carbon fiber composite; static mechanical properties; dynamic mechanical properties; three-dimensional weaving composite碳纤维由有机纤维经过一系列热处理转化而成，它是含碳量高于90%的无机高性能纤维，既具有碳材料的固有本征，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。
玻璃纤维增强树脂镁合金叠层板及其成型方法和性能研究
玻璃纤维增强树脂/镁合金叠层板及其成型方法和性能研究镁合金作为最轻的金属结构材料之一,具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减震性能和电磁屏蔽性优良、导热性能和成型性能好、易于回收等优点,被广泛的应用于汽车交通、航空航天、电子通讯等行业中。
然而镁合金性质活泼,耐腐蚀性能差,严重的制约了其应用范围。
以玻璃纤维增强铝合金叠层板（Glass Reinforced Aluminum Laminates,GLARE）为代表的纤维金属层板可充分发挥金属板材、纤维增强复合材料的优点并在相当程度上抑制各自的弱点,具有高损伤容限、轻量化、耐火、耐腐蚀等系列显著优点,已成功应用于空客A380和波音777飞机制造等领域。
同为优秀轻量化材料的镁合金和玻璃纤维增强树脂复合材料在强度、耐腐蚀性、损伤容限等方面有很好的互补性,二者的复合可趋利避害,创出新材料或新特性。
本论文借鉴航空用GLARE获得高性能的技巧,以及铝塑板、覆铜板等实现高效率、低成本制造的方法,致力于构建发展纤维增强树脂/镁合金叠层复合板（Glass Fiber Reinforced Resin/Magnesium Laminate,GFRR/Mg）的技术基础。
本论文本研究致力于发展轻质、高性能的纤维增强镁合金叠层板新材料,以及探寻镁合金高质量、低成本防腐的新途径。
论文重点研究了镁合金板表面改性、纤维增强树脂/镁合金叠层板结构设计和成型方法、结合区界面特性及其调控、叠层板损伤行为和腐蚀行为等内容。
论文主要研究工作及结果如下:1.分析了纤维金属层板叠层方法对于镁合金板表面要求,研究并初步掌握了磷酸盐、高锰酸盐-磷酸盐化学改性法获得致密、均匀转化膜层的镁合金表面改性方法。
化学改性实验及膜层微观组织结构观察分析结果表明,镁合金表面磷酸盐和高锰酸盐-磷酸盐改性处理的最佳时间均为5分钟,此时镁合金表面磷酸盐转化膜呈上层疏松多孔、下层致密均匀的双层结构,高锰酸盐-磷酸盐转化膜呈规则致密的网状单层膜;镁合金表面磷酸盐转化膜的主要化学成分为Zn<sub>3</sub>（PO<sub>4</sub>）<sub>2</sub>·4H<sub>2</sub>O、Mg<sub>3</sub>（PO<sub>4</sub>）<sub>2</sub>、MgMoO<sub>4</sub>、ZnO等盐类或氧化物,高锰酸盐-磷酸盐转化膜的主要化学成分为Mg<sub>3</sub>（PO<sub>4</sub>）<sub>2</sub>、MgMn<sub>2</sub>O<sub>4</sub>、AlPO<sub>4</sub>等盐类。
碳纤维如何增强复合材料的力学性能
碳纤维如何增强复合材料的⼒学性能2019-08-20摘要：碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的应⽤范围进⼀步扩⼤，不难看出，这种材料因其较好的综合性能远远超越了单⼀组合的材料模式。
本⽂试图对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能进⾏深⼊的研究。
本⽂使⽤了简单概述，也采⽤了重点分析的研究策略，梳理了对研究对象的概述和主要的性能特点。
关键词：碳纤维；复合材料；⼒学性能本⽂以碳纤维增强热塑性树脂基复合材料为研究对象，对相关的概念和内容进⾏了梳理和总结。
其中概括了碳纤维的性质性能，对复合材料的概念进⾏了阐述，最后对碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的⼒学性能作了详尽的分析说明。
1.关于碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的概述⑴复合材料的概念：⾯对传统、单⼀组分的材料已经难以满⾜现在应⽤需要的现实状况，开发研制新材料，是解决这个问题的根本途径。
运⽤对材料改性的⽅法，来改善材料的性能是可取的。
⽽材料改性的⽅法中，复合是最为常见的⼀种。
国际标准化组织对于复合材料的概念有明确的界定：复合材料是指由两种或两种以上不同化学性质和物理性质的物质组成的混合固体材料。
它的突出之处在于此复合材料的特定性能优于任⼀单独组分的性能。
⑵复合材料的分类简介：复合材料的有⼏种分类，这⾥不作⼀⼀介绍。
只介绍两种与本论⽂相关的类别划分。
如果以基体材料分类，复合材料有⾦属基复合材料；陶瓷基复合材料；碳基复合材料；⾼分⼦基复合材料。
本⽂讨论的是最后⼀种⾼分⼦基复合材料，它是以有机化合物包括热塑性树脂、热固性树脂、橡胶为基体制备的复合材料。
第⼆，如果按增强纤维的类别划分，就存在有机纤维复合材料、⽆机纤维复合材料、其他纤维复合材料。
其中本⽂讨论的对象属于⽆机纤维复合材料这⼀类别，因为碳纤维就是⽆机纤维复合材料的其中⼀种。
特别值得注意的是，当两种或两种以上的纤维同时增强⼀个基体，制备成的复合材料叫做混杂纤维复合材料。
实质上是两种或两种以上的单⼀纤维材料的互相复合，就成了复合材料的“复合材料”。
复合材料层合板的压缩试验对比研究
复合材料层合板的压缩试验对比研究张龙，王波1)，矫桂琼（西北工业大学工程力学系，西安，710129）摘要：在复合材料压缩试验标准中，有三种不同的压缩试验标准，ASTM D3410M-03、ASTM D6641M-01以及SACMA SRM6-94标准。
不同的标准将得到不同的试验结果。
本文对T700/9916复合材料层合板进行了这三种压缩试验标准的压缩试验，从而得到相应的压缩模量和压缩强度。
并通过对试验方法中试件所处的应力状态的分析比较，得出了这三种试验标准不同的适用性。
ASTM D3410M-03标准中垂直表面的挤压力和剪切力作用对压缩强度影响很大，其压缩强度为662MPa；而在ASTM D6641M-01标准其影响相对较小，强度为803MPa。
SACMA SRM 6-94标准中垂直表面的夹块只作为侧面支撑，主要为端部压缩力，因此所受影响最小，但是该方法极易导致端部压溃，压缩强度为1218MPa。
关键词：复合材料；力学性能；压缩试验；试验标准引言复合材料由于具有比强度高，比模量大，断裂韧性强，密度低，热稳定性，抗烧蚀性，化学稳定性和尺寸稳定的特点。
目前已广泛应用于航天、航空工业等领域中[1~7]。
因此复合材料基本性能的测定就变的尤为重要。
而复合材料压缩性能一直以来都是较难测定的。
试件的轴向压缩破坏模式大多是失稳破坏。
从整个试件横截面的纵向失稳到局部个别纤维的失稳，同时试验装置对所得结果也有很大的影响[8-10]。
压缩试验方法中的压缩力可由试件表面的剪切和端部压缩引入试件中。
但不同的压缩方式影响试验结果的得出。
由于以上种种原因使得压缩性能的测定存在许多困难。
Potter等[11]研究了石墨/环氧层复合材料的压缩性能，得出了试件尺寸与压缩性能试验结果的关系。
蒋邦海等[12]对一种单纤维二维正交平纹机织布增强树脂基复合材料进行了三个主方向的准静态压缩试验研究。
分析了碳纤维的初始微屈曲对压缩性能和压缩强度的影响。
国产T700级碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能
2017年第37卷航空材料学报2017，V〇1. 37第2 期第63 - 72 页JO U RN A L OF AERO N A U TICA L M ATERIALS No. 2 pp. 63 - 72国产T700级碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能李国丽，彭公秋，王迎芬，谢富原(中航复合材料有限责任公司，北京101300)摘要：采用扫描电子显微镜（SEM)、反气相色谱（IGC)和X射线光电子能谱仪（X PS)对国产T700级碳纤维和东丽T700S碳纤维的表面形貌、表面能和表面化学特性进行表征，测试两种碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能，考察国产碳纤维复合材料的界面黏结性能、韧性和湿热性能。
结果表明：碳纤维表面特性（表面形貌、表面能和表面化学组成等）对复合材料界面黏结性能具有显著影响；国产T700级碳纤维/QY9611复合材料在室温下的界面黏结性能优于T700S/QY9611复合材料；国产T700级碳纤维/QY9611复合材料的韧性优异，冲击后压缩强度达到了国外先进复合材料IM7/5250-4的水平；经湿热处理后的层间剪切强度仍与T700S/QY9611复合材料相当，说明 国产T700级碳纤维/QY9611复合材料具备良好的湿热性能。
关键词：碳纤维；双马树脂；复合材料；力学性能d o i：10. 11868/j.issn. 1005-5053. 2016. 000076中图分类号：TB332 文献标识码： A 文章编号：1005-5053(2017)02-0063-10碳纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强 度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、工艺性好，容 易制造大型结构和整体结构的优点[1_3]，是理想的 武器装备结构材料，已广泛应用于飞机机体、发动 机、导弹、卫星、战车、火炮、舰艇等武器装备及民 用产品[4]。
由于碳纤维增强树脂基复合材料满 足航空装备高性能化、轻量化要求，作为航空领域 的主体材料，其用量已成为衡量航空装备先进性 的重要标志[8]。
镁合金的成分组织和力学性能
v 所以，Mn在镁合金中存在有两类作用：一是作为合金元素， 可以提高镁合金的韧性，如AM60，此类合金中Mn含量较高； 二是形成中间相AlMn和AIMnFe，此类合金中Mn含量较低。
v 迄今为止，镁合金中含AlMn相的结构还不很清楚。Mn与Al 结合可形成中间相：AlMn、Al3Mn、Al4Mn、Al6Mn或 Al8Mn5。
v (3) 锰 v 在镁中的极限溶解度为3.4％。 v 在镁中加入锰对合金的力学性能影响不大，但降低塑性，在
镁合金中加入1％～2.5％锰的主要目的是提高合金的抗应力 腐蚀倾向，从而提高耐腐蚀性能和改善合金的焊接性能。 v 锰略微提高合金的熔点，在含铝的镁合金中可形成MgFeMn 化合物，可提高镁合金的耐热性。 v 由于冶炼过程中带入较多的元素Fe，通常有意加入一定的合 金元素Mn来去除Fe。
v Mg17Al12相为体心立方(bcc)晶体结构，其点阵常数为 a=1.05438nm。
v 相的数量随铝含量的增加而增多。Leabharlann 镁合金的成分组织和力学性能
•图2- 4 Mg-Al二元相图
镁合金的成分组织和力学性能
2．3．1．1 Mg-Al-Zn合金
v Mg-Al-Zn合金最典型和常用的镁合金是AZ91D，其压铸 组织是由相和在晶界析出的β相组成(见图2-5)。 v Mg-Al-Zn合金组织成分常常出现晶内偏析现象，先结晶 部分含Al量较多，后结晶部分含Mg量较多。晶界含Al量较 高，晶内含Al量较低；表层Al含量较高，里层Al含量较低。 v 另外，由于冷却速度的差异，导致压铸组织表层组织致密、 晶粒细小；而心部组织晶粒比较粗大。因而表面层硬度明 显高于心部硬度。 v 研究表明，随AZ91D压铸件厚度的增加，铸件的抗拉强 度及蠕变抗力下降。
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碳纤维增强镁合金层合板及其基本力学性能
Investigat ion into the T ension Propert ies of Carbon Fiber Reinforced
M agnesium A lloy Lam inates
郑长良1,朱公志1,刘文博2,王荣国2,
(1大连海事大学机电与材料工程学院,辽宁大连116026;
2哈尔滨工业大学复合材料研究所,150001)
ZH ENG Chang liang1,ZH U Gong zhi1,LIU Wen bo2,WANG Ro ng g uo2
(1Electro mechanics and Mater ials Engineering Co lleg e,
Dalian M aritime Univ er sity,DaLian116026,China;2Center fo r
Co mposite M aterials,H arbin Institute of T echnolog y,H ar bin150001,China)
摘要:对碳纤维增强镁合金金属层合板FM L(F iber M etal L aminates)进行了初步的探索和研究。
在几种不同层数和体分比下,制备了碳环氧/镁合金层合板这种轻型结构材料,通过对这种新材料的初步力学性能的试验测试,给出了碳纤维增强镁合金金属层合板的应力 应变曲线,以及强度极限、弹性模量与纤维/环氧复合材料百分含量的关系。
关键词:碳纤维;层合板;镁合金;拉伸
文献标识码:A 文章编号:1001 4381(2007)Suppl 0148 03
Abstract:T he Fiber reinforced mag nesium alloy laminates are investigated Some laminates w ith dif ferent m unber of layer and different vo lum e ratio of composite are fabricated The basic m echanics pro perties such as limite streng th,mo duls and stress strain curves are tested and discussed
Key words:carbon fiber;lam inate;mag nesium alloy;tensio n
近些年来,FM L(Fibre M etal Laminates,纤维增
强金属层合板)因其具有高比强度、高比模量及优良的耐疲劳等良好的特性而越来越受到关注[1],开始应用于航空结构中,并有越来越多的趋势,由于潜力巨大,有望成为 下一代飞机结构材料[3-5]。
目前,开发研制纤维增强金属层合板有ARA LL(aramid fiber/alu m inium,芳纶纤维增强铝合金层合板)、GLARE (glass fiber/alum inium玻璃纤维增强铝合金层合板)等。
其中GLARE已在空中客车结构中得到应用,表明这种结构材料在性能上具有强大的竞争力和优势。
目前我国已将 大飞机研制列入 十一五规划,使得FM L研发的重要性和紧迫性大幅度提高。
目前,纤维增强金属层合板,多数采用铝、锂合金。
相比之下,镁合金的密度更低,只有铝合金的三分之二,是当前最轻的金属材料[2]。
因此,在重量方面更具有优势,更适于FM L结构材料的开发,有望制造出比强度、比刚度更高的纤维增强金属层合板。
而镁合金金属层合板的研究还很少见。
本工作将就碳纤维增强镁合金层合板及其基本力学性能进行初步探索和研究。
1 材料及试件制作
图1展示了由两层碳纤维/环氧树脂铺层与三层镁合金板交替铺设的纤维增强镁合金金属层合板的结构形式。
本研究制备了三种不同铺层的层合板,碳纤维/环氧复合材料铺层体积百分比变化的实现是通过增加复合材料的厚度和层数来实现的。
经测定,三种层板的纤维复合材料的体分比分别为:26%,42%, 55%。
文中用v f来表示复合材料占整个试件的体积百分比。
试验所用镁板的厚度为0 3m m,是营口银河镁合金有限公司生产的。
所用纤维为T800,胶粘剂是环氧树脂。
从室温加热至120!,保温4h,再在炉内冷却至室温进行固化。
2 性能测试
每种体分比的金属层合板,我们制备了五个等截面矩形试件,试件的宽度是15mm,长度是300mm。
在试件的两端粘接四个垫片,材料为铝板。
试件及垫片的结构及尺寸如图2所示。
148 材料工程/2007年增刊1(China SA M P E2007)
图1 层合板铺叠结构示意图
Fig 1 Build up of carbon fiber metal lam inates
based on magnesium
alloy
图2 试件及垫片示意图Fig 2 S pecimen and shim
试验在CSS 88100电子万能试验机(长春试验机研究所)上进行,该机采用楔形剖面摩擦夹紧装置。
试验时单调地给试件加载,直至试件完全破坏。
加载速率为2mm/m in 。
图3显示出了26%,42%,55%三种不同碳纤维/环氧复合材料体积百分比的镁合金FM L 和M g 合金板的实测应力 应变曲线。
从图中可以很明显地看出,三种FM L 的强度极限分别为348,417M Pa 和477M Pa,都显著高于镁合金板的强度极限174MPa,随着复合材料体分比的增加,镁合金金属层板的强度极限也明显提高,说明纤维增强效果明显。
而且,复合材料体积含量与层合板的拉伸强度极限近似地成线性关系,见图4。
而在初始弹性阶段,三种层合板与镁的弹性模量是非常接近的,没有显著差别,这也可能和纤维单向铺设有关。
图3 应力 应变曲线Fig 3 S tress s train cu rves
从图3的实验曲线可以观察到,三种不同碳纤维/环氧复合材料体积百分比FML 有着相似的拉伸破坏过程。
拉伸曲线经过一小段初始线性阶段,出现轻微转折,可能的原因是在层合板内,纤维的受力是均匀等因素造成的。
然后,曲线以直线方式达到应力最高点A,试验中,可以听到清脆的断裂声,表明纤维开始断
裂,曲线也急剧下降到B 点,表现出明显的的脆性断裂特征。
说明镁合金金属层合板的拉伸强度特征主要
由纤维控制。
以复合材料体积百分比为26%的层合板为例。
图4 拉伸强度随复合材料体积百分比变化图Fig 4 Th e variation of th e tens ile strength of magnesium FM Ls w ith composite volume fraction
3 结论和展望
对碳纤维增强镁合金层合板的初步拉伸力学性能测试结果表明:纤维/环氧复合材料可显著提高镁合金的极限破坏强度,随着复合材料体分比的提高,所制成的金属层合板的强度随之提高,且近似地成线性关系;镁合金FM L 的断裂方式与单一合金拉伸有所不同,其断裂首先从纤维开始,然后是镁合金板,显示出脆性断裂特征。
纤维增强镁合金层合板具有较高的拉伸强度,具有较好的力学性质,可以预见可能具有良好的前景。
目前的研究工作还只是初期尝试,还有很多方面研究工作需要开展,相信随着研究工作的展开和深入,纤维增强镁合金层合板更多优秀的性质会被发现,性能更为优异的FML 结构材料会被开发出来。
参考文献
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作者简介:郑长良(1963#),男,博士(法国贡比涅技术大学),教授/博导,联系地址:大连海事大学机电与材料工程学院机械系(116026)。
E mail:zhengcl@new mail dlmu edu cn
∃
150 材料工程/2007年增刊1(China SA M P E2007)。