Les matériaux composites à base de résine renforcée de fibres de carbone ont été largement utilisés dans plusieurs industries telles que la technologie aérospatiale, les scooters domestiques et l'électronique de haute technologie en raison de leur légèreté, de leur haute résistance au travail et de leur forte résistance à la corrosion. En raison de ses performances remarquables dans des environnements humides et à haute température, des températures élevées et un contrôle contractuel modéré, cet article étudiera longitudinalement les changements dans les performances de travail et le mécanisme des matériaux composites renforcés de fibres de carbone dans des environnements difficiles avec des températures humides incontrôlables, et combinera ceux-ci avec un contenu expérimental spécifique et des cas d'application sont analysés.
Un environnement avec une humidité et une température incontrôlables a un impact plus important sur les performances et le mécanisme des matériaux composites en fibre de carbone. D'un point de vue mécanique, un environnement de vieillissement chaud endommagera l'interface entre la résine et la fibre. Au microscope, la résine et la fibre seront séparées. Cette interface La séparation va entraîner une diminution des performances globales du matériau composite, affectant ainsi les propriétés mécaniques. D’un point de vue macro, les propriétés mécaniques des matériaux composites seront considérablement réduites, ce qui constituera une menace pour la sécurité de la structure globale.
Les environnements thermiques humides peuvent également entraîner une dégradation des performances :
Résistance à la traction : La résistance à la traction des matériaux composites diminue, en particulier dans des conditions d'humidité et de température élevées ; Résistance au cisaillement interlaminaire : La destruction de l'interface entre résine et fibre entraîne une diminution de la résistance au cisaillement interlaminaire des matériaux composites ; Module : module de traction. Le volume a légèrement diminué.
Dans le document « Étude comparative sur les propriétés de vieillissement par l'humidité et la chaleur de différents types de matériaux composites renforcés de fibres », les composites unidirectionnels en fibre de carbone (CFRP), les composites en fibre de verre (GFRP) et les composites en fibre de lin (FRP) avec une teneur en fibre de carbone de 60%6 ont été réalisés. Un test de vieillissement à chaud a été effectué et l'expérience a montré qu'après vieillissement dans un environnement chaud et humide, la résistance à la traction et la résistance au cisaillement interlaminaire des matériaux composites en fibre de verre diminuaient de manière significative et le module de traction diminuait légèrement. Après séchage, les propriétés de traction se sont rétablies, mais la résistance au cisaillement interlaminaire était difficile à guérir. On peut constater que la dégradation des performances, telle que l'hydrolyse des fibres de verre et le décollement des interfaces, qui se produit au cours du processus de vieillissement des matériaux composites en fibres de verre, constitue un changement irréversible.
Les composites de fibres de lin se plastifieront après avoir absorbé l'eau et la résistance à la traction augmentera légèrement, tandis que le module de traction et la résistance au cisaillement interlaminaire resteront stables après une forte diminution. Après séchage, la résistance à la traction ne peut pas être restaurée ou même diminue de manière significative, tandis que le module de traction et la résistance au cisaillement interlaminaire augmentent de manière significative. Ce phénomène est étroitement lié à des changements tels que la plastification par l'humidité, l'expansion et la dégradation des fibres et de la matrice.
Les composites en fibre de carbone sont différents des deux matériaux mentionnés ci-dessus. À mesure que le temps de vieillissement augmente, les propriétés de traction des composites en fibre de carbone restent presque inchangées, mais la résistance au cisaillement interlaminaire diminue légèrement. Après séchage, les propriétés de traction et les propriétés de cisaillement intercouches reviennent à leur état d'origine. On peut voir que même si le matériau composite en fibre de carbone est affecté pendant le processus de vieillissement dans un environnement humide et chaud, il reprendra sa forme originale après séchage et aura une bonne résistance à l'humidité et à la chaleur.
Bien que les matériaux composites en fibre de carbone aient une meilleure résistance à l'humidité et à la chaleur, des ajustements spécifiques du produit sont toujours nécessaires dans les applications de production réelles pour garantir une meilleure application du produit. Dans le rapport « Recherche sur les performances des pièces chaudes des matériaux composites domestiques CCF30 en fibre de carbone et CC[300/EH503R3 », une étude a été menée sur le vieillissement de matériaux composites spécifiques à base de résine de fibre de carbone dans des environnements chauds et humides. L'étude a prouvé que : Les matériaux composites CCF300/EH503R3 ont été testés dans des conditions à 1,000-état à température ambiante. Dans l'environnement, 90 % de la morphologie de la fracture par traction présente des dommages matriciels et la fibre de carbone ne présente aucune fracture évidente. La surface de la fibre maillée est enveloppée d'une grande quantité de résine, ce qui montre que la fibre de carbone et la résine ont de fortes propriétés de liaison interfaciale. Dans l'environnement de test sec à 93 degrés, une petite quantité de déchirure de la résine et un léger décollement des fibres de carbone se sont produits. Après traitement dans un environnement thermique humide, en raison de l'augmentation de la température de l'environnement de test, un petit nombre de fissures sont apparues le long de l'axe de la fibre et la quantité de résine enveloppée sur la surface de la fibre a diminué. Le décollement augmente et la force de liaison entre la fibre et la résine s'affaiblit. Cependant, à une température de test humide de 132 degrés, la fibre de carbone et la résine peuvent toujours être étroitement combinées, ce qui montre que le matériau composite CCF300/EH503R3 présente d'excellentes performances d'interface et une excellente résistance à l'humidité et à la chaleur.
En résumé, sur la base des produits réels et de l'expérience de production passée, nous pouvons concevoir un plan de conception de produit pour les matériaux composites en fibre de carbone de manière ciblée, mesurer les exigences de performance en fonction des conditions d'application du produit et partir de la matrice de résine, du modèle précurseur de la fibre de carbone. , schéma de modification, processus de moulage, etc., pour spécifier un plan de conception raisonnable pour garantir ses performances d'application réelles. C'est exactement la logique sous-jacente de la Chine : examiner d'abord les dessins du produit, puis comprendre les exigences d'application du produit, puis donner le plan de conception plus tard.
Avec les progrès continus dans le domaine des matériaux, les performances humides et thermiques des matériaux composites en fibre de carbone peuvent être encore améliorées grâce à la modification de l'interface et à l'amélioration des performances des précurseurs, et les dérivés composites en fibre de carbone joueront également un rôle indispensable et important dans davantage de domaines. .
