双马树脂基复合材料低速冲击响应及冲击后压缩行为研究

作者：董慧民; 闫丽; 安学锋; 钱黄海^*; 苏正涛

来源：材料工程, 2022, 50(12): 71-78.

• 增韧技术
• 冲击行为
• 损伤容限
• 损伤模式
• 树脂转移模塑(RTM)

制备了新型聚醚砜(PES)点阵附载U3160的ESTM-fabric织物，PES附载量分别为15(ES-15),25(ES-25),35(ES-35) g/cm2。采用RTM工艺制备了ESTM-fabric织物增强双马来酰亚胺树脂(牌号：6421)基复合材料(ESTM-fabric/6421),对其进行动态力学热分析(DMTA),还进行了冲击阻抗及冲击后压缩性能研究，并利用荧光显微镜分析其增韧机理，同时研究对比了未增韧U3160织物增强6421树脂基复合材料(ES-0)的性能。DMTA分析结果显示，ES-0仅有一个源于BMI基体树脂的玻璃化转变温度(Tg),增韧后复合材料出现了两个Tg:191～195℃的松弛峰源于增韧剂PES,230～250℃的松弛峰源于BMI基体树脂。低速冲击结果显示，ES-0试样的初始损伤载荷(DTL)降低非常显著。增韧复合材料的DTL远高于ES-0试样，且与最高峰值载荷相同；随着增韧剂增多，DTL增大，冲击损伤面积减小。荧光显微结果显示：ES-0试样的冲击损伤以分层破坏为主。增韧复合材料在压头下方产生了大量层内和层间基体裂纹，且冲击背面的铺层破裂更加严重，其锥形冲击损伤范围要小于ES-0试样。ES-0试样的冲击后压缩强度(CAI)为144.66 MPa,增韧复合材料ES-15,ES-25和ES-35的CAI值分别依次增大为205.85,265.74 MPa和275.14 MPa。ES-0试样经冲击后压缩破坏后结构中出现了大量分层，结构无显著的劈裂；ES-15试样存在大量的纤维铺层劈裂及显著的基体裂纹；ES-25试样和ES-35试样以铺层剪切破坏为主，这些损伤会吸收大量能量，从而导致高的CAI值。

• 单位
  中航复合材料有限责任公司; 中国航发北京航空材料研究院