近性能炭纤维力学性能与微观结构的关联性(英文)

炭纤维具有复杂的微观结构,使得不同炭纤维的微观结构和力学性能之间存在差异,特别是相近性能炭纤维之间的差异甚是微妙。本文采用万能材料试验机、X射线衍射、小角散射和拉曼光谱对炭纤维单丝样品进行了力学性能和微观结构的表征。结果表明,除SY300外,相近性能炭纤维的拉伸强度随d002和R的减小而增大,随Lc的增大而增大;对于同种原丝生产工艺的炭纤维,拉伸强度随微孔半径和密度的减小而增大。拉伸强度的离散可用Weibull模数进行表征,随微孔半径的减小而降低。根据实验数据采用Griffith (Irwin)公式估算得到的炭纤维拉伸强度比实测强度大,采用Mathematics和MATLAB软件对拉伸强度和微观结构数据进行了数值模拟,得到拉伸强度的估算公式,经采用其它研究者给出的T300炭纤维微观结构数据验证对比,得到的拉伸强度数据与测试数据相符。