李國麗， 彭公秋， 王迎芬， 謝富原

(中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京 101300)

國產(chǎn)T700級碳纖維增強雙馬樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能

李國麗， 彭公秋， 王迎芬， 謝富原

(中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，北京 101300)

采用掃描電子顯微鏡(SEM)、反氣相色譜(IGC)和X射線光電子能譜儀(XPS)對國產(chǎn)T700級碳纖維和東麗T700S碳纖維的表面形貌、表面能和表面化學(xué)特性進(jìn)行表征，測試兩種碳纖維增強雙馬樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能，考察國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料的界面黏結(jié)性能、韌性和濕熱性能。結(jié)果表明：碳纖維表面特性(表面形貌、表面能和表面化學(xué)組成等)對復(fù)合材料界面黏結(jié)性能具有顯著影響；國產(chǎn)T700級碳纖維/QY9611復(fù)合材料在室溫下的界面黏結(jié)性能優(yōu)于T700S/QY9611復(fù)合材料；國產(chǎn)T700級碳纖維/QY9611復(fù)合材料的韌性優(yōu)異，沖擊后壓縮強度達(dá)到了國外先進(jìn)復(fù)合材料IM7/5250-4的水平；經(jīng)濕熱處理后的層間剪切強度仍與T700S/QY9611復(fù)合材料相當(dāng)，說明國產(chǎn)T700級碳纖維/QY9611復(fù)合材料具備良好的濕熱性能。

碳纖維；雙馬樹脂；復(fù)合材料；力學(xué)性能

碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高強度、高模量、抗疲勞、耐腐蝕、可設(shè)計、工藝性好，容易制造大型結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點[1-3]，是理想的武器裝備結(jié)構(gòu)材料，已廣泛應(yīng)用于飛機機體、發(fā)動機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、戰(zhàn)車、火炮、艦艇等武器裝備及民用產(chǎn)品[4-7]。由于碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料滿足航空裝備高性能化、輕量化要求，作為航空領(lǐng)域的主體材料，其用量已成為衡量航空裝備先進(jìn)性的重要標(biāo)志[8]。

近年來，T300級和T700級碳纖維的國產(chǎn)化研究取得了較好的成果，逐步擺脫了對國外的依賴[9-14]。QY9611雙馬樹脂是采用國內(nèi)獨創(chuàng)的相遷移增韌技術(shù)制備的先進(jìn)熱固性樹脂，在大幅提高復(fù)合材料韌性的同時，又保持了材料良好的工藝性和耐濕熱性[15-16]，將國產(chǎn)T700級纖維與QY9611雙馬樹脂復(fù)合能滿足航空領(lǐng)域?qū)Ω咝阅懿牧系囊蟆?/p>

本工作對某國產(chǎn)T700級碳纖維T700A與東麗T700S碳纖維進(jìn)行對比研究，考察兩種碳纖維的形貌特征、表面能和表面化學(xué)特性，測試T700A及T700S碳纖維增強QY9611雙馬樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能，分析T700A碳纖維復(fù)合材料的界面黏結(jié)性能、韌性及濕熱性能。

1 實驗材料及方法

1.1 材料

國產(chǎn)T700級碳纖維A，記作T700A；日本東麗T700S碳纖維。兩種碳纖維的基本性能見表1?；w樹脂為雙馬樹脂QY9611，中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司制備。

1.2 復(fù)合材料制備

采用預(yù)浸料熱壓罐成型工藝，室溫下抽真空，升溫至125 ℃保溫1 h，185 ℃保溫1 h，200 ℃保溫5 h，制得碳纖維/QY9611復(fù)合材料層合板，最后壓板裁切成相應(yīng)的試樣。

1.3 測試表征

采用(JEOL)JSM-6010LA掃描電子顯微鏡(SEM)觀察碳纖維表面和截面形貌和復(fù)合材料斷口處的形貌，測試前對樣品進(jìn)行噴金處理。

采用SMS-IGC反相氣相色譜儀(IGC)測試碳纖維的表面能(包括表面能極性分量γp和表面能色散分量γd)。用探針分子測試碳纖維的色散分量，通過 測試極性探針分子(二氯甲烷和甲苯)與碳纖維表面的相互作用自由能來間接測試碳纖維表面能的極性分量。

表1 碳纖維基本性能

采用ESCALAB250型X射線光電子能譜儀(XPS)測試碳纖維表面的元素組成和表面官能團(tuán)。X射線器為單色器Al Kα(200 W)，用C1s(B.E=285.0 eV)做標(biāo)準(zhǔn)，首先進(jìn)行寬譜掃描，然后對C峰、O峰、N峰和Si峰分別進(jìn)行高精度窄譜掃描，確定碳纖維表面的化學(xué)元素含量。C譜以285.0 eV校準(zhǔn)，通過有機化合物中不同C1s的化學(xué)位移來確定碳纖維表面的官能團(tuán)[17]。

采用DMA242C動態(tài)熱機械分析儀(DMA)測定復(fù)合材料試樣的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，取其動態(tài)力學(xué)性能-溫度譜上tgδ峰對應(yīng)的溫度。升溫速率為3 ℃/min。

復(fù)合材料的濕態(tài)條件為樣品水煮48 h。復(fù)合材料的拉伸性能依據(jù)ASTM D 3039測試，壓縮性能依據(jù)ASTM D 6641測試，層間剪切性能依據(jù)ASTM D 2344測試，開孔拉伸性能依據(jù)ASTM D 5766測試，開孔壓縮性能依據(jù)ASTM D 6484測試，沖擊后壓縮性能依據(jù)ASTM D7137測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 碳纖維性能

碳纖維的表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)直接影響復(fù)合材料的界 面黏結(jié)性能，進(jìn)而影響到復(fù)合材料的宏觀性能[18]，

本工作從碳纖維形貌、表面能和表面化學(xué)組成3個方面來考察T700A和T700S碳纖維的性能。

2.1.1 碳纖維形貌特征

圖1為兩種碳纖維掃描電子顯微鏡(SEM)表面形貌照片。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，干噴濕紡工藝制備的T700S碳纖維表面比較光滑，而T700A碳纖維表面存在深淺不一的溝槽，具有濕法紡絲工藝制備纖維的典型特征。根據(jù)傳統(tǒng)的粘合理論，與表面光滑的T700S碳纖維相比，T700A碳纖維表面的溝槽能增加碳纖維表面積，可增大碳纖維和樹脂之間的機械嚙合力，有助于提高復(fù)合材料性力學(xué)性能?？梢酝茢?，T700A和T700S碳纖維與同一樹脂體系復(fù)合時，T700A碳纖維復(fù)合材料的界面性能將優(yōu)于T700S碳纖維復(fù)合材料；但纖維表面溝槽使表面存在裂紋的概率變大，將導(dǎo)致纖維拉伸強度下降[19]。

圖2為兩種纖維的截面形貌SEM照片。由圖2 看出，T700A碳纖維截面形狀接近圓形；截面基本沒有皮芯結(jié)構(gòu)，徑向結(jié)構(gòu)分布較均勻，纖維均質(zhì)化良好。這種近圓形結(jié)構(gòu)，使得T700A碳纖維在與各種樹脂復(fù)合時，包埋樹脂能進(jìn)入到不對稱的凹槽中，纖維與樹脂間的結(jié)合更為緊密，有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。碳纖維表面能會隨著表面積的增加而增加，進(jìn)而提高纖維表面的浸潤性能[20]。T700S碳纖維的表面無明顯溝槽結(jié)構(gòu)存在，在纖維直徑相差不大的情況下，T700S碳纖維表面積相對較小，可能會使T700S碳纖維的表面浸潤性略低于國產(chǎn)T700A碳纖維。

圖1 碳纖維表面形貌Fig.1 Surface morphologies of carbon fibers (a)T700A；(b)T700S

圖2 碳纖維截面形貌SEM照片F(xiàn)ig.2 SEM image of cross section morphologies of carbon fibers (a)T700A；(b)T700S

2.1.2 碳纖維表面能

纖維表面自由能是描述和決定纖維表面性質(zhì)的重要參數(shù)，根據(jù)表面能及浸潤理論[21-22]，纖維表面能及浸潤性是界面粘結(jié)的基礎(chǔ)。在浸潤過程中，纖維表面能越高，樹脂表面張力越小，越有利于樹脂對碳纖維的浸潤。碳纖維與樹脂間的浸潤良好，才能使兩者實現(xiàn)緊密結(jié)合，減少復(fù)合材料由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致的裂紋的出現(xiàn)，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。反相氣相色譜IGC是近年來新發(fā)展的一種測試固體表面能的方法[23]，本研究采用IGC法測試了兩種碳纖維的表面能，結(jié)果見表2。

碳纖維是有機纖維經(jīng)高溫碳化制成的，隨著非碳元素的逸走和碳元素的富集，表面活性降低，與樹脂基體的浸潤性變差[24]。經(jīng)過表面處理和上漿工序后，碳纖維表面性能得到一定程度的改善[25-26]，但碳纖維表面能仍以色散分量為主，極性分量所占的比例較小。如表2所示，兩種碳纖維表面能均以色散分量γd為主。

表2 碳纖維物理性能

2.1.3 碳纖維表面化學(xué)組成

碳纖維表面的化學(xué)活性基團(tuán)能直接影響纖維和樹脂的親和性，進(jìn)而影響到復(fù)合材料的界面黏結(jié)強度[27]。采用X射線光電子能譜儀(XPS)測試兩種碳纖維的表面化學(xué)組成，結(jié)果如圖3所示，碳纖維表面元素種類及含量列于表3。T700A碳纖維表面有碳元素、氧元素、氮元素和硅元素，主要元素為碳元素和氧元素。

表3 碳纖維表面化學(xué)元素組成

碳纖維表面活性基團(tuán)的存在使碳纖維呈現(xiàn)親水性，對水及樹脂的潤濕性能得以提高。根據(jù)化學(xué)鍵理論，活性基團(tuán)能與樹脂本身的官能團(tuán)在復(fù)合時發(fā)生各種化學(xué)作用(極性作用、氫鍵或共價鍵)，形成良 好的界面[27]。一般認(rèn)為碳纖維表面化學(xué)活性基團(tuán)主要有羥基、羧基和環(huán)氧基團(tuán)等，碳纖維表面的化學(xué)活性與這些活性基團(tuán)的濃度密切相關(guān)，因此可用O/C(氧元素與碳元素比值)來間接衡量碳纖維的化學(xué)活性[18]。O/C比越高，碳纖維表面活性越大，越利于與樹脂相互反應(yīng)，形成的復(fù)合材料的界面黏結(jié)性能越好，復(fù)合材料力學(xué)性能也隨之提高。由表3可知，T700A碳纖維的O/C比略低，T700A碳纖維與樹脂的化學(xué)鍵結(jié)合力可能稍低于T700S碳纖維。

圖3 碳纖維表面XPS光電子能譜Fig.3 XPS spectra of carbon fibers (a)T7000A；(b)T700S

圖4 碳纖維C1s分峰Fig.4 C1s spectra of carbon fibers (a)T700A；(b)T700S

一般認(rèn)為，由纖維表面活性基團(tuán)引起的極性和化學(xué)鍵作用和由纖維表面粗糙度引起的機械嚙合作用都對纖維與樹脂的界面結(jié)合有較大貢獻(xiàn)[18,28]，因此，國產(chǎn)T700級纖維與樹脂基體的界面結(jié)合強弱可通過復(fù)合材料力學(xué)性能來進(jìn)一步證明。

表4 碳纖維C1s分峰分析

2.2 復(fù)合材料力學(xué)性能

在新時代的中國社會中，馬克思主義社會科學(xué)方法論在國家意識形態(tài)領(lǐng)域和個人對社會科學(xué)的研究中都發(fā)揮著重要的作用。馬克思主義社會科學(xué)研究方法批判的繼承了前人的研究方法，是科學(xué)的方法論。增強大學(xué)生思想政治教育實效性，促進(jìn)大學(xué)生的全面發(fā)展，是當(dāng)今高校一切工作的出發(fā)點和歸宿，關(guān)系到國家和民族的未來。

2.2.1 室溫力學(xué)性能

圖5 T700A/QY9611和T700S/QY9611兩種 復(fù)合材料的力學(xué)性能Fig.5 Mechanical properties of T700A/QY9611 composite and T700S/QY9611 composite

為了分析碳纖維與樹脂間的界面性能，測試室溫條件下T700A/QY9611和T700S/QY9611復(fù)合材料的力學(xué)性能，如圖5所示。由圖5可以看出，與T700S/QY9611復(fù)合材料相比，室溫條件下T700A/QY9611復(fù)合材料90°拉伸強度、0°壓縮強度和層間剪切強度均高于T700S/QY9611復(fù)合材料，表明T700A/QY9611復(fù)合材料界面結(jié)合良好，優(yōu)于T700S/QY9611復(fù)合材料；這主要是由于T700A碳纖維表面存在溝槽，與樹脂的嚙合作用強于光滑表面的T700S碳纖維。T700A碳纖維表面能也略高，纖維的可浸潤性略好，也有利于提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；因此，T700A/QY9611復(fù)合材料界面性能優(yōu)于T700S碳纖維體系。從圖5中還可以看出，室溫條件下T700A/QY9611復(fù)合材料0°拉伸強度低于T700S/QY9611復(fù)合材料，這是因為復(fù)合材料0°拉伸性能主要受碳纖維性能影響的緣故。T700A碳纖維表面的溝槽一方面導(dǎo)致纖維拉伸強度下降，另一方面使纖維與樹脂界面結(jié)合緊密，碳纖維與樹脂存在一定應(yīng)力，進(jìn)而對復(fù)合材料0°拉伸強度存在一定影響；而T700S碳纖維表面光滑，能最大程度發(fā)揮碳纖維強度。

2.2.2 濕熱性能

濕熱環(huán)境對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響一直是材料研制和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員關(guān)注的重點之一。圖6列出了室溫干態(tài)和高溫濕態(tài)環(huán)境下的T700A/QY9611復(fù)合材料基本力學(xué)性能。如圖6所示，濕熱處理后，碳纖維/QY9611復(fù)合材料的拉伸強度、壓縮強度以及層間剪切強度會出現(xiàn)不同程度的下降。對于T700A/QY9611復(fù)合材料，力學(xué)性能的保持率從高到低依次為0°拉伸強度、0°壓縮強度、短梁剪切強度和90°拉伸強度。可認(rèn)為濕熱條件對由樹脂基體或界面控制的復(fù)合材料力學(xué)性能影響顯著，對由纖維控制的力學(xué)性能影響不顯著。這是因為，一般情況下碳纖維不吸濕，其性能受濕熱影響不大，樹脂和纖維的界面則受吸濕水影響，出現(xiàn)導(dǎo)致纖維/基體界面性能下降的應(yīng)力[29-30]。雙馬樹脂雖在濕熱條件不會發(fā)生明顯的化學(xué)反應(yīng)，但從微觀尺度上來看，吸濕會使樹脂基體中的高分子鏈段被打斷，溫度的升高又使得高分子鏈段具有更高的能量而變得不穩(wěn)定[31-33]，其變化機理表現(xiàn)為水分子進(jìn)入基體后通過溶脹作用使基體發(fā)生增塑，為鏈段運動提供了所需的自由體積，使樹脂性能進(jìn)一步降低[31]。因此在4個復(fù)合材料性能中，90°拉伸性能受濕熱的影響最大。

圖6 濕熱對T700A/QY9611復(fù)合材料的 基本力學(xué)性能的影響Fig.6 Influence of hydrothermal treatment on basic mechanical properties of T700A/QY9611composite

通過復(fù)合材料的干濕態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果可進(jìn)一步分析復(fù)合材料的耐濕熱性能。復(fù)合材料體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果分析見表5。由表5可知，在干態(tài)條件下，對應(yīng)于tg δ峰的T700A/QY9611 和T700S/QY9611復(fù)合材料的Tg分別為257.2 ℃和260.1 ℃，這兩個溫度遠(yuǎn)高于最高測試溫度150 ℃。測試溫度升高，QY9611樹脂固化后形成的交聯(lián)聚合物的熱運動能力增強，使交聯(lián)聚合物體積膨脹，加大了分子間的自由空間，但交聯(lián)聚合物還處于玻璃態(tài)，其鏈段的活動仍處于凍結(jié)狀態(tài)，僅有側(cè)基、支鏈等較小的運動單元能運動，因此高溫干態(tài)條件下的層間剪切強度仍能保持在較高值。經(jīng)水煮48 h 后，T700A/QY9611和T700S/QY9611復(fù)合材料的Tg分別為225.3 ℃和236.3 ℃，這兩個溫度也比最高測試溫度150 ℃高出70 ℃ 以上。此時由于濕熱的聯(lián)合作用，不僅提高交聯(lián)聚合物的鏈段的活動能力，而且吸濕使分子間的自由空間進(jìn)一步增大，因此復(fù)合材料的性能又有所降低；但是交聯(lián)聚合物仍處于玻璃態(tài)，所以高溫濕態(tài)條件下的界面性能仍具有較高的保持率。

表5 復(fù)合材料吸濕前后玻璃化轉(zhuǎn)變溫度

表6為T700A/QY9611和T700S/QY9611兩種復(fù)合材料的層間剪切強度和保持率。圖7為濕熱處理前后兩種復(fù)合材料層間剪切強度的對比圖。從表6和圖7可知，在室溫干態(tài)和高溫干態(tài)條件下，T700A/QY9611復(fù)合材料的層間剪切強度高于T700S/QY9611復(fù)合材料。在高溫濕態(tài)條件下的T700A/QY9611復(fù)合材料層間剪切強度則與T700S/QY9611復(fù)合材料基本相當(dāng)，說明濕態(tài)對T700A/QY9611復(fù)合材料層間剪切強度的影響大于高溫對其性能的影響。從復(fù)合材料體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度結(jié)果分析, 兩復(fù)合材料體系具有十分相近的干態(tài)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，但水煮48 h后T700A/QY9611和T700S/QY9611復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度卻相差10 ℃。T700A/QY9611復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降較大，說明該材料體系吸濕現(xiàn)象相對嚴(yán)重，濕態(tài)對T700A/QY9611復(fù)合材料層間剪切強度的影響相對較大。T700A/QY9611復(fù)合材料在150 ℃濕態(tài)的層間剪切強度高于60 MPa，滿足航空的濕熱要求，層間剪切強度在150 ℃濕態(tài)下的保持率為54.7%，說明國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料濕熱性能良好。

表6 復(fù)合材料層間剪切強度及其保持率

圖7 T700A/QY9611和T700S/QY9611兩種復(fù)合材料的 層間剪切強度Fig.7 Interlaminar shear strengths of T700A/QY9611composite and T700S/QY9611 composite

采用SEM進(jìn)一步分析T700A/QY9611和T700S/QY9611復(fù)合材料在室溫干態(tài)和150 ℃濕態(tài)條件下層間剪切斷面形貌，如圖8所示。由圖8可見，在室溫干態(tài)條件下，T700A/QY9611和T700S/QY9611兩種復(fù)合材料層間剪切斷面形貌均較齊整，無纖維拔出現(xiàn)象，表明兩種復(fù)合材料具有很好的界面黏結(jié)性能；但在濕熱環(huán)境下，兩種復(fù)合材料層間剪切斷面形貌均出現(xiàn)了程度相近的纖維/基體界面脫粘與開裂現(xiàn)象，即存在纖維拔出后留存的樹脂孔洞以及光滑的纖維。表明濕熱處理嚴(yán)重影響了復(fù)合材料的界面結(jié)合能力，但拔出纖維長度較短，且表面附著少量樹脂，說明國產(chǎn)復(fù)合材料在高溫濕態(tài)下也能保持良好的界面結(jié)合[34]。這與層間剪切強度的測試結(jié)果相一致。

圖8 碳纖維復(fù)合材料斷面形貌Fig.8 Fracture morphologies of composites (a)T700A/QY9611,23 ℃/dry；(b) T700A/QY9611,150 ℃/wet； (c)T700S/QY9611,23 ℃/dry；(d) T700S/QY9611, 150 ℃/wet

2.2.3 韌性

對于復(fù)合材料韌性評定，國際上公認(rèn)的項目是復(fù)合材料受沖擊后的剩余壓縮強度(Compression After Impact，CAI)，這是因為復(fù)合材料對沖擊強度最敏感，并且損傷是發(fā)生在層壓板內(nèi)部，雖然表面幾乎觀察不到，但復(fù)合材料的壓縮強度大幅度下降，下降幅度高達(dá)60%～70%[35]。開孔拉伸和壓縮強度實驗是以孔代表缺陷，評定含孔層壓板承受載荷的能力，也是樹脂基復(fù)合材料韌性評定指標(biāo)之一[36]。濕熱環(huán)境條件接近飛機結(jié)構(gòu)實際的惡劣環(huán)境條件，考察濕熱條件下復(fù)合材料韌性對飛機結(jié)構(gòu)材料的選擇具有重要意義。本研究考察不同測試環(huán)境下復(fù)合材料的開孔拉伸和開孔壓縮，結(jié)果列于表7中。

表7 T700A/ QY9611復(fù)合材料韌性

基體樹脂的韌性對于先進(jìn)復(fù)合材料有著重要意義。QY9611雙馬來酰亞胺樹脂體系是高韌性樹脂體系，能有效地減少沖擊破壞分層的面積和降低樹脂破損，并在進(jìn)行壓縮實驗時，能有效地抵抗分層的擴展。本研究在室溫條件下對T700A/QY9611復(fù)合材料層合板進(jìn)行了4.45 J/mm沖擊后壓縮實驗，由表7可見T700A/QY9611復(fù)合材料的沖擊后壓縮強度為307 MPa，達(dá)到了國外先進(jìn)復(fù)合材料IM7/5250-4的水平(248 MPa)，滿足航空主承力結(jié)構(gòu)件對復(fù)合材料韌性的要求。Cartié研究了樹脂基體性能與纖維性能對復(fù)合材料層合板抗沖擊性能、沖擊后壓縮強度以及II型能量釋放率的影響規(guī)律，認(rèn)為樹脂的韌性而非纖維的強度和剛度是影響碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料層合板沖擊后壓縮強度的主要因素[37]。因此可認(rèn)為T700A碳纖維與QY9611高韌性樹脂韌性匹配良好，復(fù)合材料具有優(yōu)良的韌性。

圖9 T700A/QY9611復(fù)合材料開孔壓縮強度Fig.9 Open-hole compressive strength of T700A/QY9611 composite

圖9為濕熱環(huán)境下的T700A/QY9611復(fù)合材料的開孔壓縮強度。由圖9可見，在干態(tài)條件下，T700A/QY9611復(fù)合材料的開孔壓縮強度隨著溫度升高逐漸降低。高溫濕熱條件下的開孔壓縮強度又略微下降。在干態(tài)170 ℃條件開孔壓縮強度的保持率在88%以上。在濕態(tài)150 ℃條件下，開孔壓縮和開孔拉伸強度的保持率仍高于86%。

3 結(jié) 論

(1)T700A碳纖維表面有明顯的溝槽，有利于表面機械嚙合作用，能進(jìn)一步提高復(fù)合材料的界面黏結(jié)性能。T700A/QY9611復(fù)合材料的力學(xué)性能測試結(jié)果也表明T700A/QY9611復(fù)合材料具有優(yōu)異的界面黏結(jié)性能。

(2)在高溫濕熱條件下，T700A/QY9611復(fù)合材料的層間剪切強度與T700S/QY9611復(fù)合材料相當(dāng)，開孔壓縮和開孔拉伸強度的保持率均高于86%。說明T700A/QY9611復(fù)合材料的濕熱性能良好。

(3)T700A/QY9611復(fù)合材料的韌性優(yōu)異，CAI達(dá)到了國外先進(jìn)復(fù)合材料IM7/5250-4的水平。

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(責(zé)任編輯：徐永祥)

Mechanical Properties of Domestic T700 Grade Carbon Fibers/QY9611 BMI Matrix Composites

LI Guoli， PENG Gongqiu， WANG Yingfen， XIE Fuyuan

(AVIC Composite Corporation Ltd.， Beijing 101300，China )

The morphologies,surface energies and surface chemical properties of the domestic T700 grade carbon fiber and the T700S carbon fiber were characterized by using scanning electronic microscopy (SEM), inverse gas chromatography(IGC) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)respectively.The mechanical properties of the two carbon fibers/QY9611 composites were also discussed. The results indicate that the surface properties of carbon fibers have an important influence on the interfacial properties of composites. The interfacial properties of domestic T700 grade carbon fibers/QY9611 composite at room temperature/dry conditions are superior to T700S/QY9611 composite. The toughness of domestic T700 grade carbon fibers/QY9611composite is outstanding as well. The value of CAI has reached the level of foreign advanced composite IM7/5250-4. After hydrothermal treatment，the interfacial strength of domestic T700 grade carbon fibers/QY9611 composite is equal to that of T700S/QY9611 composite. It shows that domestic T700 grade carbon fibers/QY9611 composite has good hydrothermal-resistant properties.

carbon fiber; BMI resin; composite; mechanical property

2016-04-29；

2016-06-02

李國麗(1980—)，女，博士，高級工程師，主要從事國產(chǎn)碳纖維樹脂基復(fù)合材料研究，(E-mail)liguoli01@163.com。

10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000076

TB332

A

1005-5053(2017)02-0063-10