SEM环境下纤维推出技术结合电子束云纹技术表征复合材料界面细观力学性能

纤维推出技术是研究复合材料界面细观力学性能的常用方法。本文将该方法在SEM环境下与电子束云纹技术相结合开发一套基于SEM环境下的纤维推出实验系统。利用该系统测试了SiC/Ti-15-3复合材料的界面剪切强度、摩擦应力、摩擦系数及残余应力分布等细观力学性能。结果表明:对于厚度为500 μm的SiC/Ti-15-3复合材料界面剪切强度为35 MPa,摩擦应力为32.8 MPa,纤维与界面间的摩擦系数为0.082,径向残余应力为?400 MPa。该系统在SEM环境可以实现直径为几微米的纤维推出,扩展了纤维推出技术的应用范围,提高了纤维推出过程的对准精度,减小了测量误差。并且与电子束云纹技术相结合,实时测量纤维推出后界面残余应力分布情况,为复合材料界面的设计、评估及优化提供必要的实验方法。      

基于纳米划痕的电子束光刻胶微观力学性能研究

目的 研究不同厚度的ZEP-520电子束光刻胶胶层的韧性以及其与衬底间的结合强度等力学性能,为解决光刻胶层在使用过程中的开裂及脱落问题提供实验支持.方法 利用纳米划痕技术对不同厚度下的ZEP-520电子束光刻胶进行了划痕测试,分析了光刻胶开始破损和完全脱粘时的临界载荷,研究了胶层厚度与光刻胶韧性的定量关系,并以光刻胶胶层与硅基底的结合能评价了其结合强度.此外,在厚度为587 nm的光刻胶胶层上,利用电子束曝光技术成功制备了频率为10000线/mm的高质量正交光栅,采用几何相位分析法对栅格间距误差进行了定量表征.结果 ZEP-520光刻胶胶层的韧性、结合力以及结合能均随胶层厚度的增加而增加,结合能在光刻胶胶层厚度大于529 nm时,趋于定值0.17 J/m2.利用几何相位分析法测得所制备的光栅间距误差在1.3％以内,并且未存在开裂以及脱粘等现象.结论 在ZEP-520电子束光刻胶胶层微纳米成形过程中,适当增加光刻胶胶层厚度可以有效增强胶层韧性和其与衬底之间的结合力,缓解光刻胶胶层在使用过程中出现裂纹与脱落的现象.     

碳纤维增强树脂复合材料细观蠕变性能

碳纤维增强树脂复合材料以其优异的性能,在各领域得到广泛应用。由于树脂基体具有黏弹性,使其合成的复合材料也表现出黏弹性行为。蠕变是材料黏弹性行为中最典型的一类现象,因此对碳纤维增强树脂复合材料细观蠕变性能的研究具有重要意义。室温下利用纳米压痕技术对碳纤维增强树脂复合材料中的基体、界面及纤维相在不同峰值载荷下的细观蠕变行为进行分析。结果表明:在相同的蠕变时间下,最大载荷为2 mN和10 mN的纤维蠕变位移约为基体蠕变位移的1/3和1/2,界面的蠕变位移介于两者之间;稳态蠕变阶段的蠕变速率小于0.1%;基体、界面、纤维的蠕变应力指数分别为3.6、2.9和2.1。同时根据Kelvin-Voigt模型得到了基体、界面及纤维的第一、第二复数模量、黏度系数及蠕变柔量。