【摘 要】
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随着碳纤维/环氧树脂复合材料在航空航天领域的广泛应用,碳纤维/环氧树脂复合材料的安全性能成为国内外学者研究热点。高温环境下,碳纤维/环氧树脂复合材料易分解,易发生热膨胀与热收缩、基体分层与开裂等复杂的热响应行为,使材料安全性能降低,对人机安全造成威胁。因此,研究碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为具有重要意义。本文研究了高温环境下碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为,并探究碳纤维/环氧树脂复合材料
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随着碳纤维/环氧树脂复合材料在航空航天领域的广泛应用,碳纤维/环氧树脂复合材料的安全性能成为国内外学者研究热点。高温环境下,碳纤维/环氧树脂复合材料易分解,易发生热膨胀与热收缩、基体分层与开裂等复杂的热响应行为,使材料安全性能降低,对人机安全造成威胁。因此,研究碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为具有重要意义。本文研究了高温环境下碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为,并探究碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为影响因素。首先,搭建高温环境下（低于400℃）碳纤维/环氧树脂复合材料的热响应行为测试平台,实验探究单向碳纤维/环氧树脂预浸料在不同高温环境及不同方向的热响应行为。研究表明,单向碳纤维/环氧树脂预浸料在低于230℃高温环境下,热响应温度、导热系数随热响应时间的增大而增大,其后趋于平稳;在高于230℃的高温环境下,热响应温度出现峰值,材料逐渐受损,热响应行为复杂。此外,研究得到单向碳纤维/环氧树脂预浸料在平面及厚度方向导热系数,发现平面方向导热系数始终大于厚度方向。其次,本文对碳纤维/环氧树脂泡沫夹层板在不同高温环境及不同方向的热响应行为进行实验研究。研究表明,碳纤维/环氧树脂泡沫夹层板热响应温度、导热系数随着热响应时间的增大而增大,其后趋于平稳;在低于200℃的高温环境下热响应行为稳定,在高于200℃的高温环境下发生热膨胀、碳纤维暴露、基体与泡沫夹层脱粘分离等现象。此外,研究得到碳纤维/环氧树脂泡沫夹层板在平面及厚度方向导热系数,发现平面方向导热系数始终大于厚度方向。最后,选用典型碳纤维/环氧树脂复合材料对其在相同高温环境下的热响应行为进行实验研究,研究不同因素（铺层厚度、铺层角度、结构）对碳纤维/环氧树脂复合材料热响应行为的影响。研究表明,铺层厚度的改变能明显改善材料热响应行为,1mm时材料体现热薄特性,2mm时材料由热薄向热厚过渡,4mm时材料体现热厚特性,热稳定性明显增强;铺层角度的改变对材料热响应行为的影响很小;结构的不同使材料的热响应行为存在明显差异。其中,单向碳纤维/环氧树脂预浸料热稳定性最强,碳纤维/环氧树脂层压板热稳定性最差。
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