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      水分、高溫高濕等環(huán)(huán)境因素等對復合材料性能測試的影響

      更新時(shí)(shí)間:2024-05-15  |  點(diǎn)(diǎn)擊率:140
        隨著(zhù)(zhù)降低材料成本(即安裝、操作和維護)需求的不斷增加,復合材料在各行各業(yè)(yè)中變得越來(lái)(lái)越重要。這是由于它們的高比強度、耐腐蝕性和令人印象深刻的耐疲勞性能。由于這些材料使用范圍的逐步擴大,測試并分析影響復合材料在其應用場(chǎng)(chǎng)景中的環(huán)(huán)境因素的需求也在增加。
       
        環(huán)(huán)境因素對復合材料的影響
       
        復合材料的性能可能會(huì )(huì )隨著(zhù)(zhù)環(huán)(huán)境因素而發(fā)(fā)生變化。這些因素包括水分、熱循環(huán)(huán)、流體暴露、陽(yáng)(yáng)光和紫外線(xiàn)(xiàn)。比如,聚合物基復合材料在日常使用中易于吸收空氣中的水分。這種水分會(huì )(huì )使聚合物鏈塑化,導致玻璃化轉變溫度(Tg)下降,并降低其機械性能。
       
        在工作溫度下,水分的擴散是緩慢的,因此為了便于測試表征,暴露在高溫和高濕度條件下可以加速水分的進(jìn)(jìn)入。ASTM D5229提供了復合材料試驗樣品濕度調節的標準化方法。
       
        樣品通常在潮濕室中暴露于高溫高濕環(huán)(huán)境中。測試人員每隔一段時(shí)(shí)間就會(huì )(huì )被仔細稱(chēng)(chēng)重。當樣品沒(méi)(méi)有表現出額外的重量增加時(shí)(shí),樣品就達到了水分平衡。這些試樣將從試驗室中取出并進(jìn)(jìn)行試驗。
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      復合材料的熱循環(huán)(huán)
       
        在某些應用中,復合材料可能會(huì )(huì )經(jīng)(jīng)歷熱循環(huán)(huán)。在一些情況下,這些溫度變化會(huì )(huì )導致聚合物基體的微裂紋和機械性能的損失。
       
        在石油和天然氣行業(yè)(yè)應用中,復合材料已開(kāi)(kāi)始取代金屬,特別是在深水腐蝕性環(huán)(huán)境中,以及在飛機承重和非承重結構中。這些部件在使用環(huán)(huán)境中與不同類(lèi)(lèi)型的流體接觸,這可能會(huì )(huì )影響它們的長(cháng)(cháng)期機械完整性。
       
        復合材料的流體效應
       
        通過(guò)(guò)將材料暴露在實(shí)(shí)驗室的工作流體中,我們可以量化環(huán)(huán)境對復合材料機械完整性的影響。長(cháng)(cháng)期性能可以通過(guò)(guò)加速化學(xué)(xué)變化的速率來(lái)(lái)評估,通常是通過(guò)(guò)提高溫度。
       
        為了進(jìn)(jìn)行該測試,復合材料樣品在壓力容器中暴露于流體(單相或多相)中,這取決于最終零件的使用環(huán)(huán)境。容器的溫度和壓力增加以加速物理和化學(xué)(xué)老化。測試復合材料的環(huán)(huán)境影響包括選擇與在役環(huán)(huán)境相關(guān)(guān)的特定條件,以及在部件的預期使用壽命內如何影響材料的機械和物理性能。
       
        通過(guò)(guò)選擇合適的壓力和溫度,可以在實(shí)(shí)驗室中模擬復合材料在使用25年后的物理和機械退化,然后使用相關(guān)(guān)的機械測試方法進(jìn)(jìn)行測量。
       
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