一、增重率
圖1給出了玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料試樣經(jīng)鹽霧老化不同時(shí)間后，增重率的變化曲線。由圖可見(jiàn)，從初始到16天期間所有試樣質(zhì)量均逐漸增加；在16天至4O天時(shí)A、B、D試樣的增重率變化趨于平緩，而C試樣增重率仍在增加；40天至6O天時(shí)A、B、D試樣又開(kāi)始增重，而C試樣的增重率卻有所下降�？傮w來(lái)看，增重率從大到小依次是c>D>B>A，即試樣體積越小，其質(zhì)量的變化越大。原因可以解釋為，體積小的試樣水分滲透到試樣內(nèi)部所需時(shí)間較短，所以在相同時(shí)間內(nèi)，小體積試樣的增重率變化更快一些。對(duì)于體積相同的A、B試樣，其增重率的差別應(yīng)來(lái)源于內(nèi)部縱橫纖維比例的不同，因?yàn)槔w維織紋會(huì)影響復(fù)合材料的濕擴(kuò)散行為嘲。
引起增重的另一原因是鹽霧在試樣表面的沉積，但由于N aC 1濃度較低，而且離子體積比水分子大，N aC I很難像水分子一樣擴(kuò)散到試樣內(nèi)部[6]。所以鹽的沉積只能作為次要因素，當(dāng)水分的吸收接近飽和后，鹽在表面累積的效果才顯現(xiàn)出來(lái)。
二、力學(xué)性能
1、力學(xué)曲線形狀與老化時(shí)間的關(guān)系
根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，玻纖增強(qiáng)環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂的拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線屬于硬而脆型，即彈性模量大、屈服強(qiáng)度中等(或無(wú)屈服點(diǎn))、斷裂強(qiáng)度中等、斷裂伸長(zhǎng)小。試驗(yàn)結(jié)果符合這一特征，拉伸曲線沒(méi)有屈服點(diǎn)，最大應(yīng)力發(fā)生在斷裂點(diǎn)，斷裂時(shí)的力為斷裂拉伸強(qiáng)度。為了更清楚和更準(zhǔn)確，橫坐標(biāo)用時(shí)間取代應(yīng)變值，因?yàn)樵嚇由扉L(zhǎng)率很小(約為1)，而加載速度不變的情況下，夾具的位移與時(shí)間成正比；縱坐標(biāo)用載荷值取代應(yīng)力值，因?yàn)榧虞d過(guò)程中試樣截面積變化很小，可以忽略�？紤]到復(fù)合材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)的分散性，僅以個(gè)別拉伸性能指標(biāo)評(píng)價(jià)材料老化或僅以一個(gè)平均值來(lái)概括變化趨勢(shì)，有時(shí)會(huì)得出片面的、錯(cuò)誤的結(jié)論。
圖2為鹽霧老化8天后，測(cè)得的縱向拉伸、橫向拉伸、壓縮和層間剪切性能曲線，同一力學(xué)性能的5個(gè)平行試樣曲線重合得很好，特別是拉伸曲線，幾乎完全重合，因而所得的平均值也有較高的可靠性。圖3為經(jīng)鹽霧老化0、8、16、40、60天后同一力學(xué)性能試驗(yàn)得到的載荷一時(shí)間曲線的比較。隨著老化時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng)，拉伸試驗(yàn)力一時(shí)間曲線沿著斷裂拉伸強(qiáng)度不斷減少的方向發(fā)展，而壓縮強(qiáng)度和層問(wèn)剪切強(qiáng)度也都呈下降趨勢(shì)。
老化8天后力學(xué)性能顯著下降，老化8、16、40、60天后的曲線之間差別就不很顯著，力學(xué)性能的下降比較平緩，可見(jiàn)吸濕的最初階段對(duì)力學(xué)性能影響最大，也就是說(shuō)水分的吸收是復(fù)合材料力學(xué)性能下降的主要原因。由曲線形狀的變化可以看出水對(duì)復(fù)合材料的作用：拉伸曲線主要反映纖維的性能，其形狀變化不大，說(shuō)明纖維幾乎沒(méi)有受到鹽霧的侵蝕；未老化試樣的壓縮和剪切曲線比較直，發(fā)生破壞后強(qiáng)度幾乎是垂直于時(shí)問(wèn)軸下降的，隨著老化時(shí)間的增加，曲線變得圓滑，強(qiáng)度達(dá)到最大值后逐漸下降，在剪切強(qiáng)度曲線上還出現(xiàn)較平緩的臺(tái)階，這兩項(xiàng)力學(xué)性能反映基體性能的變化，說(shuō)明水對(duì)樹(shù)脂基體起了增塑的作用。
2、力學(xué)性能指標(biāo)與老化時(shí)間的關(guān)系
表2為鹽霧老化不同時(shí)間后復(fù)合材料的縱向拉伸強(qiáng)度、橫向拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和層問(wèn)剪切強(qiáng)度值和強(qiáng)度保持率值�？梢钥闯�，老化60天后復(fù)合材料的縱向、橫向拉伸強(qiáng)度分別下降到56和55，壓縮強(qiáng)度下降到54 9／6，層間剪切強(qiáng)度下降到61。拉伸強(qiáng)度隨老化時(shí)間增加呈指數(shù)下降，層問(wèn)剪切強(qiáng)度開(kāi)始下降很快，而后稍有上升，壓縮強(qiáng)度在下降過(guò)程中略有波動(dòng)。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，硬而脆的塑料，其拉伸強(qiáng)度隨老化時(shí)問(wèn)的延長(zhǎng)而下降，可直接根據(jù)下降程度評(píng)價(jià)老化。從試驗(yàn)結(jié)果看，玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧改性酚醛樹(shù)脂拉伸強(qiáng)度的變化比較穩(wěn)定和有規(guī)律，更適合作為該復(fù)合材料鹽霧老化程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
三、鹽霧老化后復(fù)合材料各項(xiàng)指標(biāo)的綜合比較
分別用每個(gè)試樣的拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和層間剪切強(qiáng)度對(duì)其增重率作圖得到圖4，可以看這些點(diǎn)的分布是有規(guī)律的，隨著吸濕量的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能呈下降趨勢(shì)。從力學(xué)指標(biāo)來(lái)看，該復(fù)合材料縱向拉伸強(qiáng)度最大，然后依次是橫向拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度和層問(wèn)剪切強(qiáng)度；強(qiáng)度值的變化范圍由大到小也是同樣的順序，但由前面的討論可知這4個(gè)力學(xué)強(qiáng)度的保持率相差并不多。
增重率的變化范圍依次是c>D>B>A，這是由試樣尺寸和內(nèi)部纖維排列的差別造成的。增重率達(dá)到2左右以前，力學(xué)性能下降明顯，之后雖然增重率繼續(xù)增加，但力學(xué)性能變化不大，可能是水分?jǐn)U散已達(dá)到飽和，而水的進(jìn)一步侵蝕還需更長(zhǎng)時(shí)問(wèn)。
四、結(jié)論
(1)G F R P試樣的增重主要由水分的吸收引起，其次還有鹽霧在試樣表面的沉積。
(2)力學(xué)性能曲線屬于硬而脆型，縱向拉伸強(qiáng)度最大，經(jīng)鹽霧老化后，由于水對(duì)基體的增效果使壓縮和剪切強(qiáng)度曲線略顯韌性特征，對(duì)拉伸曲線的形狀影響不大；各平行試樣的拉伸強(qiáng)度曲線重合性最好。
(3)力學(xué)性能隨鹽霧老化時(shí)間的增加而下降，且老化初期下降速度最快；壓縮和層間剪切強(qiáng)度變化不規(guī)則，拉伸強(qiáng)度的變化呈指數(shù)趨勢(shì)。
(4)拉伸強(qiáng)度更適合作為該復(fù)合材料鹽霧老化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(5)力學(xué)性能隨吸濕量的增加而下降，吸濕量達(dá)到一定程度后力學(xué)性能隨老化時(shí)間的變化不明顯。
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