趙川濤，賈志欣，劉立君，李繼強(qiáng)，張臣臣，榮 迪，高利珍，3，王少峰

（1.浙江大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，杭州 310012；2.浙大寧波理工學(xué)院，浙江 寧波 315100；3.浙江理工大學(xué)，杭州 310018；4.寧波益普樂(lè)模塑有限公司，浙江 寧波 315615）

0 前言

EP/CF SMC 是一種以碳纖維為增強(qiáng)體，EP 為基體的新型復(fù)合材料，在汽車(chē)零部件中應(yīng)用所占比重逐漸提高［1-4］。SMC 復(fù)合材料往往采用模壓成型工藝，具有生產(chǎn)成本低、材料利用率高、外形穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)［5-7］；在模壓成型過(guò)程中，工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料制品質(zhì)量有著重要影響［8-10］。

目前有不少專(zhuān)家學(xué)者針對(duì)模壓成型工藝對(duì)于制品力學(xué)性能開(kāi)展了研究，羅美蘭［11］、Xie［12］、李含宇［13］、Umamheshwar［14］、汪興［7］等通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究工藝參數(shù)對(duì)于樹(shù)脂基復(fù)合材料制品力學(xué)性能的影響；Yallew 等［15］以天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為對(duì)象，研究了工藝參數(shù)對(duì)于模壓成型制品拉伸強(qiáng)度的影響。李欣［16］研究了脂含量對(duì)于CF/PEEK 復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。史如靜等［16］分析了模壓成型溫度、壓力等對(duì)CF/PEEK 復(fù)合材料Ⅰ型層間斷裂韌性的影響規(guī)律。上述研究說(shuō)明模壓成型的工藝參數(shù)對(duì)于制品力學(xué)性能有較大的影響。

本文以EP/CF SMC 模壓成型制品的力學(xué)性能為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)研究模壓溫度、模壓壓力、保壓時(shí)間、合模速度對(duì)模壓制品力學(xué)性能的影響，并分析了拉伸試樣的破壞機(jī)理，為改善模壓制品力學(xué)性能提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

本文實(shí)驗(yàn)所采用的EP/CF SMC 材料由常州市螢火蟲(chóng)復(fù)合材料有限公司提供，纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)50%，纖維長(zhǎng)度25.4 mm，其成分主要包括EP、短切碳纖維以及各類(lèi)添加劑等。

1.2 主要設(shè)備及儀器

模溫機(jī)，ADDM-36，蘇州奧德機(jī)械有限公司；

模具，自行設(shè)計(jì)，寧波益普樂(lè)模塑有限公司。

拉伸試驗(yàn)機(jī)，SANS CMT4204，深圳新三思有限公司；

彎曲試驗(yàn)機(jī)，SANS CMT6103，深圳新三思有限公司；

場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM），HITACHI S-4800，日本HITACHI 公司。

1.3 樣品制備

選定模壓溫度、模壓壓力、保壓時(shí)間、合模速度4個(gè)工藝參數(shù)設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)，每個(gè)因素設(shè)置4個(gè)水平并增設(shè)1 列空列，用于方差分析事后檢驗(yàn)；故選用L16(45)正交表，其因素水平如表1所示。將剪切好的SMC 放置于模具中，按照正交實(shí)驗(yàn)設(shè)置模壓工藝參數(shù)，制備16組工藝參數(shù)下的平板制件。

由圖2可知，無(wú)事件狀態(tài)下出血的效用值的變化對(duì)于結(jié)果的影響最大，其他效用值的變化對(duì)于結(jié)果的影響可以忽略不計(jì)。因此，對(duì)于無(wú)事件狀態(tài)下出血的效用值進(jìn)行單因素敏感性分析，結(jié)果見(jiàn)表7。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Tab.1 Factor level table of the orthogonal test

1.4 性能測(cè)試與結(jié)構(gòu)表征

拉伸強(qiáng)度測(cè)試：拉伸強(qiáng)度測(cè)試按照正交實(shí)驗(yàn)16 組工藝參數(shù)制備平板制品，每組參數(shù)制備2塊，標(biāo)記為A、B板，共計(jì)32塊，拉伸試樣水平切割方案如圖1（a）；拉伸性能按照GB/T 1447—2005測(cè)試，環(huán)境溫度為20 ℃，濕度為40%～60%，設(shè)置拉伸測(cè)試速度為10 mm/min；

圖1 試樣切割方案Fig.1 Specimen cutting scheme

彎曲強(qiáng)度測(cè)試：彎曲強(qiáng)度測(cè)試按照正交實(shí)驗(yàn)16組工藝參數(shù)制備平板制品，每組參數(shù)制備3塊，標(biāo)記為C、D、E板，共計(jì)48塊，試樣切割方案如圖1（b）；彎曲性能按照GB/T 1449—2005測(cè)試，環(huán)境溫度為20 ℃，濕度為40%～60%，設(shè)置彎曲測(cè)試速度為10 mm/min，跨距為80 mm；

孔隙率及纖維含量測(cè)定：按照GB/T 3365—2008制備金相試樣，采用圖像分析方法計(jì)算孔隙和纖維面積與整個(gè)圖片面積的比值，得到試樣的孔隙率和纖維含量。

2 工藝參數(shù)對(duì)EP/CF SMC 模壓制品力學(xué)性能影響分析

2.1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)表設(shè)計(jì)一共是16 組工藝參數(shù)，每組工藝參數(shù)取A 板6 個(gè)水平試樣和B 板6 個(gè)垂直試樣上共12 個(gè)試樣強(qiáng)度的平均值作為其拉伸強(qiáng)度(σt)，Rt表示每組工藝參數(shù)下拉伸強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；每組工藝參數(shù)取C、D、E 3 塊板各取8 個(gè)試樣共24 個(gè)試樣，將24 個(gè)試樣彎曲強(qiáng)度的平均值作為其彎曲強(qiáng)度(σf)，Rf表示每組工藝參數(shù)下彎曲強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)差；正交實(shí)驗(yàn)方案以及測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.2 Orthogonal experimental protocol and results

2.2 正交實(shí)驗(yàn)方差分析結(jié)果

拉伸強(qiáng)度的正交實(shí)驗(yàn)方差分析如表3所示，結(jié)果表明模壓溫度、模壓壓力、合模速度的顯著性水平均小于0.05，表明這3 個(gè)因素對(duì)EP/CF 拉伸強(qiáng)度均有顯著性影響；保壓時(shí)間的顯著性水平為0.133 大于0.05，說(shuō)明保壓時(shí)間對(duì)其拉伸強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果影響不顯著。各因素的F值為：FT=10.665，F(xiàn)P=10.144，F(xiàn)t=4.246，F(xiàn)v=26.922；根據(jù)F值判斷各因素對(duì)拉伸強(qiáng)度影響的主次順序?yàn)椋汉夏Ｋ俣?模壓溫度>模壓壓力>保壓時(shí)間。

表3 拉伸強(qiáng)度的正交實(shí)驗(yàn)方差分析表Tab.3 Analysis of variance of orthogonal experiments on tensile strength

彎曲強(qiáng)度的正交實(shí)驗(yàn)方差分析如表4所示。結(jié)果顯示合模速度的顯著性水平為0.049，為顯著性因素。模壓壓力的顯著性水平為0.095，在0.1 水平下顯著。而模壓溫度和保壓時(shí)間顯著性水平均大于0.1，對(duì)彎曲強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響不顯著。各因素的F值為：FT=2.147，F(xiàn)P=5.614，F(xiàn)t=1.694，F(xiàn)v=9.396；根據(jù)F值大小可判斷各因素對(duì)彎曲強(qiáng)度影響的順序?yàn)椋汉夏Ｋ俣?模壓壓力>模壓溫度>保壓時(shí)間。

表4 彎曲強(qiáng)度正交實(shí)驗(yàn)方差分析表Tab.4 Analysis of variance for orthogonal experiments on flexural strength

2.3 工藝參數(shù)對(duì)制品力學(xué)性能的影響

采用鄧肯法分析各工藝參數(shù)對(duì)制品力學(xué)性能的影響如表5所示。對(duì)于模壓溫度對(duì)拉力學(xué)性能的影響，由A 可知，當(dāng)模壓溫度為140 ℃時(shí)，平板制品的拉伸強(qiáng)度最高為175.39 MPa，第一水平與第二、第三水平之間存在顯著性差異；由B可知，當(dāng)模壓溫度為140 ℃時(shí)，模壓制品彎曲強(qiáng)度最大為353.15 MPa，4 個(gè)水平之間的差異在0.1 水平下顯著。對(duì)于模壓壓力對(duì)力學(xué)性能的影響，由A 可知，當(dāng)模壓壓力為400 kN 時(shí)，平板制品的拉伸強(qiáng)度最大為177.92 MPa，第二、第三、第四水平之間沒(méi)有顯著性差異，但都與第一水平存在顯著性差異；由B可知，當(dāng)模壓壓力為500 kN時(shí)，平板制品的彎曲強(qiáng)度最大為363.75 MPa，第一、四水平與第二水平之間存在顯著性差異。對(duì)于保壓時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的影響，由A 可知，當(dāng)保壓時(shí)間為720 s 時(shí)，拉伸強(qiáng)度最大為174.89 MPa，4個(gè)水平之間在0.1水平上存在顯著性差異；由B 可知，當(dāng)保壓時(shí)間為660 s 時(shí)，制品的彎曲強(qiáng)度最大為349.64 MPa；結(jié)果顯示4 個(gè)水平之間沒(méi)有顯著性差異。對(duì)于合模速度對(duì)力學(xué)性能的影響，由A 可知，當(dāng)合模速度為1 mm/s 時(shí)，平板制品的拉伸強(qiáng)度最大為182.53 MPa；合模速度的第二、第三、第四水平之間沒(méi)有顯著性差異，與第一水平存在顯著性差異；由B 可知，當(dāng)合模速度為5 mm/s 時(shí)，平板制品的彎曲性能最大為381.25 MPa；第一、第三、第四水平之間沒(méi)有顯著性差異，但是與第二水平之間存在顯著性差異。

表5 各工藝參數(shù)對(duì)拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度影響的鄧肯多重比較結(jié)果Tab.5 Duncan multiple comparisons of effects of each process parameter on tensile and flexural strength

模壓溫度對(duì)力學(xué)性能的變化趨勢(shì)如圖2（a）所示，隨著模壓溫度的增加，平板制品的彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。隨著溫度的升高，樹(shù)脂固化反應(yīng)速度加快，固化程度提高，有利于提高制品的力學(xué)性能；然而過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致樹(shù)脂固化過(guò)快，無(wú)法充分浸潤(rùn)碳纖維形成較穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)，從而降低制品的彎曲強(qiáng)度；隨著模壓溫度的升高，過(guò)高的模壓溫度可能導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力增加，從而降低制品的彎曲強(qiáng)度。綜上分析，模壓溫度的升高在一定程度上有利于提高制品的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，但過(guò)高的溫度也會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂與纖維界面浸潤(rùn)性較差，內(nèi)部應(yīng)力增大等問(wèn)題，反而降低制品的力學(xué)性能。

圖2 拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度隨各工藝參數(shù)的變化Fig.2 Variation of tensile strength and bending strength with each process parameter

模壓壓力對(duì)力學(xué)性能的變化趨勢(shì)如圖2（b）所示，隨著模壓壓力的增加，平板制品的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)，彎曲力學(xué)性能呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。模壓壓力的增加有助于提高EP 的流動(dòng)性，使其更容易填充模具并浸潤(rùn)C(jī)F；良好的樹(shù)脂浸潤(rùn)性有利于提高CF 與樹(shù)脂之間的界面結(jié)合，從而提高制品的彎曲力學(xué)性能。然而，過(guò)高的模壓壓力可能導(dǎo)致CF 受到過(guò)大的擠壓，導(dǎo)致局部應(yīng)力增加，從而使纖維斷裂或脫離基體，同時(shí)纖維束內(nèi)部富脂區(qū)域增多，導(dǎo)致材料的彎曲強(qiáng)度降低。

保壓時(shí)間對(duì)力學(xué)性能的變化趨勢(shì)如圖2（c）所示，隨著保壓時(shí)間的增加，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度總體上呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)。保壓時(shí)間的增加有助于EP 基體充分固化，提高樹(shù)脂與CF 之間的界面結(jié)合性能，改善由于溫度不均而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，從而提高制品的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度；然而，過(guò)長(zhǎng)的保壓時(shí)間會(huì)降低生產(chǎn)效率、增大生產(chǎn)成本，樹(shù)脂也會(huì)發(fā)生氧化分解等給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)不利影響。

合模速度對(duì)力學(xué)性能的變化趨勢(shì)如圖2（d）所示，隨著合模速度的增加，制品的拉伸強(qiáng)度呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢(shì)，而彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)。過(guò)慢的合模速度會(huì)導(dǎo)致樹(shù)脂在模具內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中發(fā)生固化，樹(shù)脂無(wú)法充分地浸潤(rùn)C(jī)F，使得樹(shù)脂與碳纖維之間的界面結(jié)合不良，導(dǎo)致制品的力學(xué)性能下降。適當(dāng)?shù)暮夏Ｋ俣扔兄谔岣邩?shù)脂的流動(dòng)性，使其更容易填充模具并浸潤(rùn)C(jī)F，同時(shí)也有助于將模具內(nèi)的空氣和揮發(fā)物排出，減少制品內(nèi)部缺陷，從而提高制品的彎曲性能。但是當(dāng)合模速度過(guò)快時(shí)，會(huì)導(dǎo)致制品內(nèi)部應(yīng)力分布不均勻，制品內(nèi)部裂紋、孔隙等缺陷增多，從而降低制品的力學(xué)性能。

3 基于K-均值的拉伸失效機(jī)理分析

3.1 K-均值聚類(lèi)模型評(píng)價(jià)方法

由于樣本數(shù)量龐大，逐一觀察分析微觀形貌將耗費(fèi)時(shí)間和成本。因此，采用K-均值聚類(lèi)方法，以正交實(shí)驗(yàn)的拉伸強(qiáng)度結(jié)果為聚類(lèi)目標(biāo)，以16 組不同的模壓工藝參數(shù)為樣本，以A板和B板的平均拉；強(qiáng)度建立K-均值聚類(lèi)模型，選擇代表性試樣進(jìn)行微觀形貌觀察，這有助于揭示微觀結(jié)構(gòu)對(duì)力學(xué)性能的影響機(jī)理。為確定最佳的聚類(lèi)數(shù)，采用平均輪廓系數(shù)來(lái)評(píng)估聚類(lèi)效果。輪廓系數(shù)衡量了數(shù)據(jù)點(diǎn)與其所屬聚類(lèi)內(nèi)其他點(diǎn)的距離與數(shù)據(jù)點(diǎn)到其他簇內(nèi)點(diǎn)的距離之間的差異，而平均輪廓系數(shù)則提供了聚類(lèi)模型整體質(zhì)量的評(píng)估指標(biāo)。

3.2 K值選擇和聚類(lèi)結(jié)果

不同K值下的平均輪廓系數(shù)如圖3所示，隨著K值的增加，平均輪廓系數(shù)出現(xiàn)先降低再增加的趨勢(shì)。在K值較小時(shí)，平均輪廓系數(shù)為0.671 8，隨后出現(xiàn)波動(dòng)，但都小于K值為2時(shí)的值。這是因?yàn)榫垲?lèi)過(guò)細(xì)時(shí)，一些本應(yīng)屬于同一類(lèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)被劃分到了不同的簇，從而影響了輪廓系數(shù)的計(jì)算。當(dāng)K值為7時(shí)，輪廓系數(shù)增大到0.677 2，當(dāng)K值繼續(xù)增大至樣本總數(shù)16 時(shí)，平均輪廓系數(shù)為1，這時(shí)劃分的16 個(gè)簇中，每一個(gè)均包含1 個(gè)樣本點(diǎn)。但是聚類(lèi)的目的是選出有代表性的試樣，在盡可能小的K值下獲得較高的平均輪廓系數(shù)，最終選K值為2對(duì)樣本進(jìn)行分類(lèi)。

圖3 不同K值下的平均輪廓系數(shù)Fig.3 Average profile coefficient under different K values

聚類(lèi)后樣本的輪廓值如圖4所示，發(fā)現(xiàn)大部分樣本點(diǎn)輪廓系數(shù)大于0.7，表明與其所屬聚類(lèi)內(nèi)的其他樣本點(diǎn)相似性較高，同時(shí)與其他聚類(lèi)的樣本點(diǎn)相似性較低，說(shuō)明聚類(lèi)效果較好。但是也有4 個(gè)樣本點(diǎn)小于0.5，其中還有1個(gè)為負(fù)值，這些樣本點(diǎn)與其所屬聚類(lèi)內(nèi)的其他樣本點(diǎn)和與其他聚類(lèi)的樣本點(diǎn)之間的相似性差不多，聚類(lèi)邊界不夠明顯。聚類(lèi)結(jié)果發(fā)現(xiàn)有7 組樣本點(diǎn)被分為簇Ⅰ，9 組樣本點(diǎn)被分為簇Ⅱ，兩簇中的樣本點(diǎn)分布較為均勻，盡管樣本的分散程度較大，但是聚類(lèi)中心附近的樣本點(diǎn)仍然具有一定的代表性。

圖4 不同簇下樣本的輪廓值Fig.4 Profile values of the samples under different clusters

EP/CF 拉伸強(qiáng)度樣本點(diǎn)的聚類(lèi)效果如圖5所示。每個(gè)簇的質(zhì)心用帶圓圈的X 表示。簇Ⅰ的質(zhì)心為（133.49，190.11），簇內(nèi)的A 板和B 板的拉伸強(qiáng)度均值比較接近，簇Ⅱ的質(zhì)心為（169.53，182.57），簇內(nèi)的A板和B 板的拉伸強(qiáng)度均值差異較大。通過(guò)計(jì)算各個(gè)樣本點(diǎn)與質(zhì)心的距離，樣本4、樣本10 距離各自聚類(lèi)中心較近，能夠較好地代表聚類(lèi)的特征，其對(duì)應(yīng)的工藝參數(shù)和拉伸強(qiáng)度如表6所示。

圖5 聚類(lèi)分析結(jié)果Fig.5 Cluster analysis results

表6 聚類(lèi)樣本的工藝參數(shù)和拉伸強(qiáng)度Tab.6 Process parameters and tensile strength of the clustered samples

3.3 EP/CF SMC拉伸力學(xué)行為分析

由于聚類(lèi)結(jié)果中樣本4 的A 板與B 板的工藝參數(shù)相同，但是其力學(xué)性能相差較大，因此選取第四組工藝參數(shù)下A 板和B 板中典型拉伸試樣，繪制其拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)，如圖6所示，圖中A4-1試樣數(shù)據(jù)缺失?？梢钥吹剑珹板的平均拉伸強(qiáng)度要小于B板，其中A4-6的拉伸強(qiáng)度最小，僅為91.81 MPa，B4-1 試樣的拉伸強(qiáng)度最大，達(dá)到219.44 MPa。

圖6 拉伸試樣應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)Fig.6 Stress-strain curves of the tensile specimens

拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)大致可以分為3 個(gè)階段：第一階段試樣應(yīng)力約為0～10 MPa，在加載初期，應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)表現(xiàn)為線(xiàn)性增加，試樣在該階段發(fā)生彈性變形，基體中尚未產(chǎn)生裂紋等缺陷；第二階段的試樣應(yīng)力約為10～50 MPa，隨著載荷繼續(xù)增加，曲線(xiàn)斜率相比第一階段較低，此時(shí)主要由制品內(nèi)部的樹(shù)脂基體承受載荷，基體內(nèi)部逐漸出現(xiàn)損傷，裂紋沿著孔隙、分層等缺陷逐漸擴(kuò)展，材料抵抗應(yīng)變的能力降低；第三階段為試樣承受的載荷大于50 MPa 之后，應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)斜率進(jìn)一步增加并呈現(xiàn)出準(zhǔn)線(xiàn)性特征，這是因?yàn)镃F 作為增強(qiáng)體開(kāi)始承受載荷抵抗變形，當(dāng)達(dá)到最大破壞載荷之后，應(yīng)力突然下降，呈脆性斷裂特征。

對(duì)于A4-3 試樣，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)較為特殊，第三階段中，在接近材料的最大破壞載荷前，曲線(xiàn)斜率并不是線(xiàn)性上升，而是出現(xiàn)了鋸齒狀抖動(dòng)。這是因?yàn)椴牧显诘诙A段裂紋拓展出現(xiàn)了分層，一部分CF 受力發(fā)生斷裂或從基體拔出，另一部分仍在抵抗變形，直至到達(dá)最大破壞載荷。

3.4 EP/CF SMC拉伸破壞模式分析

A4-3、A4-6 和B4-1 拉伸試樣的斷口如圖7所示。對(duì)于A4-3 試樣，可以觀察到試樣斷裂面并不整齊，隨著載荷的增加，試樣的兩側(cè)最先受力斷裂，其失效機(jī)理是由于纖維或樹(shù)脂基體不能夠抵抗載荷而發(fā)生拉伸斷裂；而此時(shí)試樣的中間部分仍然能夠抵抗載荷引起的形變，但隨著載荷進(jìn)一步增加，在剪切力的作用下界面中的裂紋擴(kuò)展，最終使CF與樹(shù)脂基體分離發(fā)生斷裂。

圖7 典型拉伸試樣斷口Fig.7 Typical tensile specimen break section

對(duì)于A4-6 試樣，其拉伸強(qiáng)度最小，其斷口基本沿著試樣寬度方向拓展，試樣的失效原因主要是由于受到拉伸載荷而導(dǎo)致樹(shù)脂或纖維發(fā)生脆性斷裂；對(duì)于B4-1 試樣，可以看到其斷口沿著試樣長(zhǎng)度方向拓展，失效原因主要是由于在剪切力的作用下界面發(fā)生了分離。因此，選取的3 個(gè)典型試樣很好地解釋了EP/CF SMC的拉伸斷裂失效機(jī)理。

為了進(jìn)一步揭示EP/CF SMC 的拉伸損傷機(jī)制，使用SEM 觀察A4-6 和B4-1 拉伸試樣斷面形貌，試樣的1 000 倍和2 000 倍的SEM 照片如圖8所示，從圖中可以看出，兩者的形貌有較大的差異。由圖8（a）可知，樹(shù)脂出現(xiàn)了剝離，出現(xiàn)了一片片的紋理狀樹(shù)脂，這說(shuō)明樹(shù)脂的固化交聯(lián)程度較低，在拉伸應(yīng)力的作用下很容易被剝離。圖8（b）相比于圖8（d），可以觀察到斷裂的纖維表面更加光滑，殘余的樹(shù)脂較少，說(shuō)明纖維與纖維之間的結(jié)合程度較低。B4-1 試樣上的CF 表面殘留較多樹(shù)脂，纖維與纖維之間由EP 基體緊緊黏連在一起?？梢园l(fā)現(xiàn)試樣A4-6 與B4-1 的拉伸強(qiáng)度存在較大差異性的原因是CF 與EP 的結(jié)合程度不同，界面結(jié)合強(qiáng)度的差異性是影響制品拉伸強(qiáng)度的根本原因。

圖8 斷面形貌對(duì)比Fig.8 Comparison of the section topography

4 結(jié)論

（1）工藝參數(shù)對(duì)于拉伸強(qiáng)度的影響大小為合模速度>模壓溫度>模壓壓力>保壓時(shí)間，工藝參數(shù)對(duì)于彎曲強(qiáng)度的影響大小為合模速度>模壓壓力>模壓溫度>保壓時(shí)間；影響拉伸強(qiáng)度的顯著性因素為合模速度、模壓溫度和模壓壓力，影響彎曲強(qiáng)度的顯著性因素是合模速度；

（2）適當(dāng)提高模壓溫度和模壓壓力有助于提高制品的力學(xué)性能，但過(guò)高的溫度可能導(dǎo)致樹(shù)脂浸潤(rùn)不良和內(nèi)部應(yīng)力增加，保壓時(shí)間的增加總體上有利于提高制品的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，因?yàn)樗兄跇?shù)脂基體充分固化和改善界面結(jié)合性能；合模速度的過(guò)快或過(guò)慢都可能降低制品的力學(xué)性能，適當(dāng)?shù)暮夏Ｋ俣扔兄跇?shù)脂的流動(dòng)性和排除內(nèi)部缺陷，提高制品的性能；

（3）分析了拉伸破壞試樣的失效機(jī)理，其斷口存在2種破壞形式，一種主要是由于纖維或基體不能夠承受拉伸應(yīng)力發(fā)生斷裂，其纖維表面更加光滑，殘留樹(shù)脂較少；另一種主要是由于在剪切應(yīng)力的作用下界面中裂紋擴(kuò)展發(fā)生剪切破壞，纖維表面殘留更多樹(shù)脂，纖維之間結(jié)合程度更高，2種反映了界面結(jié)合強(qiáng)度的差異性是影響制品拉伸強(qiáng)度的本質(zhì)原因。