碳(石墨)纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)隨著增強(qiáng)纖維彈性模量增大而減小，隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)由快到慢逐漸下降，鎂基復(fù)合材料比鋁基復(fù)合材料具有更低的線膨脹系數(shù)。擇日不如撞日，今天，正航儀器來為您簡單介紹相應(yīng)的信息：長纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的低膨脹系數(shù)是由于纖維在變形過程中對基體變形的強(qiáng)烈約束所致，因此，纖維對基體的約束能力大小、基體的變形能力大小都對復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)有很大的影響。

對碳纖維單向分布復(fù)合材料，其縱、橫向熱膨脹系數(shù)相差數(shù)倍，這是因?yàn)樘祭w維熱膨脹系數(shù)強(qiáng)烈的各向異性所致，單向復(fù)合材料橫向熱膨脹系數(shù)主要取決于基體，而縱向熱膨脹系數(shù)則是由碳纖維控制。Wolff等人對Gr/Mg復(fù)合材料在熱循環(huán)過程中的行為進(jìn)行了分析，認(rèn)為復(fù)合材料在升溫或降溫的過程中，由于纖維與基體的線膨脹系數(shù)的巨大差異，會在界面上產(chǎn)生熱應(yīng)力，如果纖維與基體界面結(jié)合良好，通過界面纖維能有效地約束基體變形行為，那么由溫度引起的界面熱應(yīng)力就可能導(dǎo)致基體彈性變形、塑性變形和蠕變。


由于材料的熱膨脹率會影響到材料尺寸的穩(wěn)定性，而且，如果增強(qiáng)纖維與基體之間熱膨脹率有差別的話，將作為內(nèi)應(yīng)變積蓄起來，成為發(fā)生內(nèi)應(yīng)力原因，在反復(fù)加熱、冷卻過程中，會引起熱疲勞。而碳纖維的熱膨脹系數(shù)低，在某一溫度范圍內(nèi)呈負(fù)軸向熱膨脹，導(dǎo)熱性正交各向異性與鎂基體相差很大。所以，在復(fù)合材料中，由熱膨脹的差異引起位錯，導(dǎo)致基體晶格畸變，從而導(dǎo)致微硬度值增加，且隨碳纖維含量的增加，這種效果更加顯著，進(jìn)一步影響單向復(fù)合材料的熱性能及力學(xué)性能，在熱循環(huán)過程中，隨溫度升高，鎂基體膨脹，碳纖維收縮。在溫度變化過程中由于纖維與基體之間的熱膨脹率的巨大差異，從而使基體產(chǎn)生很大的應(yīng)力，導(dǎo)致低屈服強(qiáng)度的鄰基體產(chǎn)生塑變。又因?yàn)榛w與纖維之間結(jié)合力較小，從而引發(fā)擴(kuò)散和界面滑移，使鎂基體產(chǎn)生應(yīng)力松弛，而導(dǎo)致空位和微裂紋的產(chǎn)生。結(jié)果使得復(fù)合材料在升溫過程中易沿纖維方向(尤其在纖維端部)發(fā)生損傷及剝落現(xiàn)象。

目前對于Gr/Mg復(fù)合材料主要研究工作主要限于層狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料, 而對于編織結(jié)構(gòu)金屬基復(fù)合材料的熱膨脹行為研究, 由于其纖維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布的復(fù)雜性，研究還相對比較少。文獻(xiàn)利用剛度平均化理論探討了微裂紋缺陷對編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響。姚學(xué)鋒等認(rèn)為編織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的可設(shè)計性是調(diào)節(jié)其膨脹系數(shù)的重要因素, 即通過選擇纖維和基體的組份體積比、合理的纖維鋪層模式、編織走向, 充分發(fā)揮纖維網(wǎng)絡(luò)本身以及纖維和基體之間的界面對其膨脹變形的約束作用, 使碳纖維復(fù)合材料在某一特定方向的熱膨脹系數(shù)趨于零, 從而將其設(shè)計成零膨脹結(jié)構(gòu), 滿足航空航天、精密測量儀器的尺寸穩(wěn)定性和耐久性要求。這也是碳纖維編織增強(qiáng)復(fù)合材料具有的一種特有屬性和潛在優(yōu)勢。本文由正航儀器撰稿，我公司專業(yè)生產(chǎn)各種環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備：恒溫恒濕試驗(yàn)箱，冷熱沖擊試驗(yàn)箱，紫外線老化試驗(yàn)機(jī)等，更多產(chǎn)品，歡迎致電咨詢！http://www.lmjjj.com