C_(sf)(α-Al_2O_(3p))强韧无机聚合物基复合材料的机械性能及断裂行为

本文通过超声波将短碳纤维(Csf)与偏高岭土、α-Al2O3颗粒(α-Al2O3p)预分散混合,然后加入到碱金属溶液中的方式制备了及Csf单独以及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料,研究了及Csf、α-Al2O3p含量对复合材料的组织结构,机械性能以及断裂行为的影响规律。结果表明:及Csf在基体中分散均匀。采用及Csf单独强韧复合材料的抗弯强度、断裂韧性随着纤维含量的增加都呈先减小后增加的规律,其中纤维含量为2 vol%时分别达到28.4 MPa和0.6 MPa.m1/2,相比基体分别增加了0.85倍和1倍。采用及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料,虽然其抗弯强度较及Csf单独强韧的复合材料低并与α-Al2O3p的含量成反比,但是其断裂韧性较及Csf单独强韧复合材料的高,并在α-Al2O3p加入量为8 wt%时达到最大值为0.75 MPa.m1/2。复合材料在断裂过程中呈现非脆性断裂方式,并且及Csf与α-Al2O3p复合强韧的无机聚合物基复合材料在断裂过程中载荷位移曲线呈现锯齿形增长。复合材料断裂行为和断口分析表明,碳纤维的桥联,拔出是复合材料主要的强韧化机制。