5224复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为.pdf

第４４卷２０１６年４月第４期—第８２８８页材料工ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ程ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏ１．４４Ｎｏ．４—Ａｐｒ．２０１６ＰＰ．８２８８Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为ＡｇｉｎｇＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＴ７００／５２２４ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｉｎＨｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｄｉａ张晓云，曹东，陆峰，刘建华。（１北京航空材料研究院，北京１０００９５；２广州金邦有色合金有限公司，广州５１１３４０；３北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京１００１９１）—ＺＨＡＮＧＸｉａｏｙｕｎ，ＣＡＯＤｏｎｇ。，ＬＵＦｅｎｇ，ＬＩＵＪｉａｎ－ｈｕａ。（１ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００９５，Ｃｈｉｎａ；２ＧｕａｎｇｚｈｏｕＪｉｎｂａｎｇＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＡｌｌｏｙＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１１３４０，Ｃｈｉｎａ；３ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ）摘要：研究Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和１５液压油、４０１０合成航空润滑油、ＲＰ一３航空煤油和ＡＨＣ一１水基型清洗剂４种飞机上常用的化学介质中的老化行为、实验不同时间后的吸湿量及力学性能。采用红外光谱（ＩＲ）和动态力学（ＤＭＡ）分析Ｔ７００／５２２４复合材料在介质老化过程中的化学变化和玻璃化转变温度Ｌ。结果表明：在８０￣Ｃ一８５ＲＨ的湿热环境中实验１０００ｈ后吸湿量为１．Ｏ５，在８０￣Ｃ一１００ＲＨ的湿热环境中实验１０００ｈ后的吸湿量为１．３５；Ｔ７００／５２２４复合材料湿热老化后，剪切性能随老化时间变化不大，弯瞌性能下降较大，开孑Ｌ拉伸性能变化较大，但总体上并没有降低，而开孔压缩性能一直缓慢下降。介质老化对Ｔ７００／５２２４复合材料的力学性能影响不大，ＡＨＣ一１水基型清洗剂对其影响大于其他３种介质，Ｔ７００／５２２４复合材料在ＡＨＣ一１水基型清洗剂中浸泡４５天后其玻璃转变温度下降℃１Ｏ。关键词：树脂基复合材料；湿热老化；介质老化；力学性能—ｄｏｉ：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１６．０４．０１４中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：Ａ———文章编号：１００１４３８１（２Ｏ１６）０４００８２０７Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴ７ＯＯ／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｗｈｉｃｈｗｅｒｅｉｎｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｉｎ１５ｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｉｌ，４０１０ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌ，ＲＰ一３ｋｅｒｏｓｅｎｅａｎｄ’—ＡＨＣ一１ｃｌｅａｎｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｈａｎｇｅｓａｎｄＴｇｏｆｔｈｅＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｉｎｆｒａｒｅｄａｎａｌｙｓｉｓ（ＩＲ）ａｎｄｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＭＡ）．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ℃ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｉＳ１．Ｏ５ｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆ８０一８５ＲＨ，ａｎｄ１．３５ｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆ８０ｏＣ一１００ＲＨ．—Ｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓｎｏｔｃｈａｎｇｅｄｏｂｖｉｏｕｓｌｙ，ｂｕｔｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｄｅｃｒｅａｓｅｓｇｒｅａｔｌｙ．Ｏｐｅｎｈｏｌｅｔｅｎｓｉｌｅ—ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈａｎｇｅｓａｌｏｔ，ｂｕｔｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅ，ｎｏｔｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｏｐｅｎｈｏｌｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｉｓａｌｗａｙｓｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ．Ｔｈｅｒｅｉｓｎｏｅｖｉｄｅｎｔｉｍｐａｃｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｙｃｈｅｍｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＡＨＣ－１ｃｌｅａｎｅｒｏｎＴ７ｏｏ／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｂｉｇｇｅｒｔｈａｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｈｒｅｅｍｅｄｉａ，丁ｚｄｅｃｌｉｎｅｓ１０ｏＣａｆｔｅｒｓｏａｋｉｎｇｉｎＡＨＣ一１ｃｌｅａｎｅｒｆｏｒ４５ｄａｙｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌａｇｉｎｇ；ｍｅｄｉｕｍａｇｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ碳纤维增强树脂基复合材料具有高的比强度、比刚度，突出的抗疲劳、耐腐蚀性，已经在航空、航天等领域得到广泛的应用，成为继铝、钢、钛之后迅速发展的四大航空结构材料之一。用它来替代金属材料制造飞机零部件，可以使飞机质量减少２５～５Ｏ，既可增加飞机的运载能力和提高机动性能，又可以减少燃油或推进剂的消耗。碳纤维增强树脂基复合材料在飞机上的应用已经从次承力结构扩大到承力结构上，如机翼、机身、直升机旋翼、桨毂、发动机机匣等［１］。尽管碳纤维增强树脂基复合材料具有优良的耐腐蚀性能，但由于飞机服役环境的变化，在飞机上使用的碳纤维增强树脂基复合材料也会受到高低温、潮湿、辐射等环境因素的影响，在一定的温度、湿度、紫外光等条件下就会发生腐蚀使其力学性能下降＿２］，其中湿热老化是第４４卷第４期Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为８３碳纤维增强树脂基复合材料的主要腐蚀失效形式＿７。同时，飞机服役过程中还常会接触到一些化学介质，如液压油、润滑油、航空煤油、清洗剂等。因此，湿热环境和化学介质可能引起碳纤维增强树脂基复合材料的老化，导致其产生化学变化或物理变化，造成纤维和树脂的界面开裂和力学性能的下降［１卜¨］。Ｔ７００／５２２４复合材料是高温固化改性环氧树脂基复合材料，具有优异的力学性能、耐热性能和抗疲劳性能，℃并且可以在１２０下长期工作，主要用来制造飞机的主承力结构。本工作主要研究了Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和１５液压油、４０１０合成航空润滑油、ＲＰ－３航空煤油和ＡＨＣ＿１清洗剂４种飞机上常用的化学介质中的老化行为，分析了Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和４种化学介质中的力学性能和化学变化。１实验１．１实验材料实验中所使用的材料为单向铺层的Ｔ７００／５２２４复合材料，是高温固化改性环氧树脂基复合材料，由北京航空材料研究院生产。试样保持原始的加工状态，使用金刚石砂轮片低速切割试样，切割表面平整没有毛刺。试样表面未作抛光处理，同时试样的边缘没有进行密封处理。吸湿试样的尺寸为８５ｒａｍ×１２．５ｍｍ×２ｍｍ；剪切试样的尺寸为２０ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍ；弯曲试样的尺寸为８５ｍｍ×１２．５ｍｍ×２ｍｍ；开孔拉伸试样的尺寸为３００ｍｍ×３８ｍｍ×２ｒａｍ；开孔压缩试样的尺寸为２５０ｍｍＸ３８ｍｍ×２ｍｍ。力学性能试样两端夹持部位按照标准粘贴加强片。１．２预处理℃将试样置于７０的烘箱中进行烘干处理，成为工程干态，即试样的脱湿速率稳定在每天质量损失不大于０．０２。预处理后取出部分试样进行力学性能实验，得到初始的力学性能。１．３实验方法与条件—每天测量吸湿试样的质量变化。使用ＭＥＴＴＬＥＲＴＯＬＥＤＯ分析天平，精度为０．５ｍｇ。吸湿试样每组５个，通过测量质量的变化可以得到吸湿量。—Ｗ—ｔｍＷ—ｏ×１００％（１）Ｗｏ式中：为吸湿量，；Ｗ为ｔ时刻试样的质量，ｇ；Ｗ。为原始试样的质量，ｇ。实验过程中定期取出部分试样测量弯曲性能和剪切性能。力学性能实验采用Ｉｎｓｔｒｏｎ力学性能试验—机。剪切强度采用ＪＣ／Ｔ７７３１９８２标准，弯曲强度采用ＧＢ／Ｔ３３５６－－１９９９标准，开孔拉伸强度采用ＨＢ—６７４Ｏ一１９９３标准，开孔压缩强度采用ＨＢ６７４１１９９３标准。将试样从介质中取出后擦拭干净并立即进行力学性能测试。试样从取出到力学实验结束不超过３０ｍｉｎ。１．４实验环境和介质℃℃湿热老化在８０一８５９／６ＲＨ和８０一１００ＲＨ的环境条件下进行，时间为４５天（１０８０ｈ）。４种飞机上常用的化学介质是１５液压油、４０１０合成航空润滑油、ＲＰ一３航空煤油和ＡＨＣ＿１水基型清洗剂。在室温下将试样分别浸泡在４种介质中，浸泡时间均为４５天。每天测量吸湿试样的质量变化，当进行到第５，１０，２Ｏ，３０，４５天时分别从介质中取出擦拭干净，并立即测量弯曲性能和剪切性能。２结果和讨论２．ＩＴ７００／５２２４复合材料在湿热环境下的老化实验将吸湿量和实验时间的平方根作图可以得出吸湿℃率曲线。Ｔ７００／５２２４复合材料在８Ｏ一８５ＲＨ和℃８Ｏ－１００ＲＨ的湿热环境下的吸湿量随时间的变化关系如图１所示。在实验初始阶段，吸湿量曲线基本呈线形增长，经过一段时间后其增长速率变小，但在实验时间内并没有趋于水平，即达到平衡吸湿量。在相同的温度条件下，提高湿度有助于吸湿量的增加。℃８Ｏ一８５ＲＨ实验１０００ｈ后的吸湿量为１．Ｏ５，℃８Ｏ－１００ＲＨ实验ｌＯ００ｈ后的吸湿量为１．３５。．Ｑｏ∞Ｄ《’Ａｇｉｎｇｔｉｍｅ／ｓ图１Ｔ７００／５２２４复合材料吸湿量和老化时间的关系Ｆｉｇ．１Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ＂０５ａｇｉｎｇｔｉｍｅｏｆＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ℃Ｔ７００／５２２４复合材料在８０￣Ｃ一８５ＲＨ和８Ｏ一１００ＲＨ环境条件下力学性能的变化曲线如图２所示。由图２（ａ）可知，Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境下实验不同时间后测得的剪切强度在８５～９５ＭＰａ之间，与Ｔ７００／５２２４复合材料的原始剪切强度（９２ＭＰａ）１１１００００００８４材料工程２０１６年４月℃比较变化不大。其中，８Ｏ一１００ＲＨ条件下的剪切℃强度随老化时间呈下降趋势，而８Ｏ－８５ＲＨ条件下剪切强度在８５～９２ＭＰａ之间波动。剪切强度主要考察树脂基复合材料的界面性能，碳纤维本身吸湿量很小，在湿热作用下基本不发生变化，而树脂吸湿后会发生膨胀，从而使得纤维受轴向的拉伸应力，树脂受压缩应力，同时在纤维／树脂界面产生剪切湿应力，使得界面性能下降。研究表明，树脂基复合材料的湿应力主要与吸湿率有关，更大的吸湿率所引起的湿应力会给界面造成更大的破坏［１，因此当温度一定时，随着相对湿度的增加，进人树脂基复合材料内部的水分增加，对界面的影响增大。在相同温度下，相对湿度１００ＲＨ条件下剪切强度的下降幅度要比８５ＲＨ条件下明显。由图２（ｂ）可知，在湿热老化过程中Ｔ７００／５２２４复仍￡巳ｃ，）Ａｇｉｎｇｔｉｍｅ／ｄ合材料弯曲强度变化较大。实验开始的５天内，弯曲强度下降较大，但是在随后的３Ｏ天内变化不明显，３５天后又发生了较大的下降。温度和湿度对复合材料性能的影响有两个方面：一方面，湿气的渗透破坏了树脂基体的化学键，当纤维受力后基体传递载荷作用降低，复合材料强度下降；另一方面，高温使材料中的树脂固化程度增加，有利于性能提高［９３。因此，两种作用的综合使材料弯曲性能出现起伏。实验初期，由于水分渗人，湿度的影响占主导作用，弯曲性能表现为下降；实验中期，随着树脂固化程度增加，湿度和温度的影响作用平衡，弯曲性能稳定；实验后期，随着水分的继续渗透和扩散，湿度的影响又占主导作用，弯曲性能再次下降。同时也可以看到在相同温度下，较高的湿度时力学性能下降较多，说明材料在吸收了较多水分的条件下，内部形成了很多缺陷，导致力学性能下降较快。Ａｇｉｎｇｔｉｍｅ／ｄ图２湿热环境下Ｔ７００／５２２４复合材料力学性能随老化时间的变化曲线（ａ）剪切强度；（ｂ）弯曲强度；（ｃ）开孔拉伸强度；（ｄ）开孔压缩强度Ｆｉｇ．２ＴｈｅｃｈａｎｇｅｃｕｒｖｅｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈａｇｉｎｇｔｉｍｅｉｎｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ—（ａ）ｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ；（ｂ）ｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ；（ｃ）ｏｐｅｎｈｏｌｅｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ；（ｄ）ｏｐｅｎ－ｈｏｌｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓｔｒｅｎｇｔｈ由图２（ｃ）可知，Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热老化过程中开孑Ｌ拉伸强度在４５０￣５００ＭＰａ之间，相对于原始开孔拉伸强度（４５０ＭＰａ），经历湿热实验后开孔拉伸强度并没有降低。这是因为，虽然树脂在老化过程中性能会降低，但树脂基复合材料的拉伸强度主要由纤维承受的拉力的作用，树脂在这其中所起到的作用并不明显，因此湿热老化对Ｔ７００／５２２４复合材料开孔拉伸强度影响不大。但是，由于在湿热过程中孔边缘暴露在环境中，相对于内部，孔边缘树脂及纤维／树脂界面受到湿热环境的损伤较大，从而导致受拉时孔边缘应力集中系数降低，造成湿热老化过程中开孔拉伸性能出现波动。由图２（ｄ）可知，湿热实验后Ｔ７００／５２２４复合材料的开孑Ｌ压缩强度随实验时间的延长总体处于缓慢下降第４４卷第４期Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为８５的趋势。开孔压缩强度主要受复合材料基体树脂性能的影响。水分进入树脂基体后，通过溶胀作用使树脂发生增塑，为链段运动提供了所需的自由体积，使树脂性能降低；随着水分的吸收和扩散，树脂中形成了裂纹等缺陷，因此基体树脂的性能在老化过程中一直在降低，使得Ｔ７００／５２２４复合材料的开孔压缩性能也随之降低。２．２ｒｒ７ＯＯ／５２２４复合材料在介质中的老化实验Ｔ７００／５２２４复合材料在４种化学介质中实验４５天的吸湿量和老化时间的关系曲线如图３所示。可见Ｔ７００／５２２４复合材料对这４种化学介质的吸收并不大，在１５液压油和４０１０润滑油中的饱和吸湿量大约为０．０５；对ＲＰ一３的吸收几乎没有，同时还产生了一定的溶解，在实验的大部分时间内吸湿量低于０，说明基体树脂溶解的速率要大于介质在材料内部的扩散速率；在ＡＨＣ一１中的吸湿量虽然随着时间的延长一直呈增加的趋势，但实验４５天后的最大吸湿量也仅为０．２５左右。这是因为１５液压油由精制的石油馏分为基础油，并添加多种添加剂制成，４０１０合成航空润滑油由酯类油和多种添加剂制成，ＲＰ－３航空煤油则为烃类混合物［１，三者均为有机大分子物质，在复合材料中扩散困难，而ＡＨＣ－１为水基型清洗剂，其中含有的水分的扩散行为与Ｔ７００／５２２４复合材料在湿—热环境下水分的扩散机制一致。ＭＩＬＨＤＢＫ一１７中对先进复合材料的介质敏感性的筛选做出了规定：将液体分为两类，一类是和材料长期接触，实验时将试样浸泡在介质中直到试样达到饱和；另一类是不会和试样材料长期接触的介质，实验时将试样浸泡在介质中１５天。本实验中选用的４种介质中的１５液压油、４０１０合成航空润滑油和ＲＰ－３航空煤油有可能和复合材料长期接触，而ＡＨＣ－１清洗剂和复合材料不会长期接触。但是在实验中为了便于比较，将浸泡时间均设定为４５天。４５天的实验结果表明，Ｔ７００／５２２４’２０∞量１００ａ，Ｃ∞８０ｔ－ｃ，）６０＋１５ｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｉｌ＋４０１０Ｉｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏ—・一ＡＨＣ－１ｃｌｅａｎｅｒ＂－．ｑｐ－ＲＰ一３ｋｅｒｏｓｅｎｅ１０２０３０４０５０Ａｇｉｎｇｔｉｍｅ／ｄ复合材料具有良好的抗介质老化性能。图３Ｔ７００／５２２４复合材料在４种化学介质中吸湿量和老化时间的关系曲线Ｆｉｇ．３ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓｏｆＴ７Ｏ０／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈａｇｉｎｇｔｉｍｅｓｏａｋｅｄｉｎｆｏｕｒｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｄｉｕｍｓＴ７００／５２２４复合材料在介质老化过程中的力学性能变化如图４所示。由图４（ａ）可知，Ｔ７００／５２２４复合材料的剪切强度在实验开始的５天之内有所下降，随后少量上升，并保持不变。可见在Ｔ７００／５２２４复合材料内部存在少量没有完全固化的环氧树脂，在实验过程中发生了二次固化的现象，引起了复合材料内部强度的上升，即树脂基体和纤维界面的结合力增加，而剪切强度主要考察复合材料的界面性能，因此在实验过程中，剪切强度并没有随着实验时间的延长而继续下降，由于环氧树脂二次固化的原因，导致Ｔ７００／５２２４复合材料的剪切强度在５天后上升，直到最后保持不变。由图４（ｂ）可见，在４５天的实验过程中弯曲强度基本不变。Ｔ７００／５２２４复合材料在４种介质中吸收的量都很少，因此不会使树脂基体内部产生溶胀变化，对Ｔ７００／５２２４复合材料的破坏程度有限。由内应力导致的裂纹缺陷少，树脂基体和界面的损伤小，在老化过程中弯曲强度的变化也小。图４Ｔ７００／５２２４复合材料在四种介质中的力学性能变化曲线（ａ）剪切强度；（ｂ）弯曲强度Ｆｉｇ．４ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｕｒｖｅｓｏｆＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｓｏａｋｅｄｉｎｆｏｕｒｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｄｉａ（ａ）ｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈ；（ｂ）ｆｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ透ｃｏｅｏ西ｃＩ《８６材料工程２０１６年４月Ｔ７００／５２２４复合材料在４种化学介质中实验４５天前后的红外分析光谱如图５所示。与未进行介质老化的Ｔ７００／５２２４复合材料的原始谱图（图５（ａ））对比可知，在４种化学介质中均没有发现新的峰值出现，说明４种化学介质对Ｔ７００／５２２４复合材料的化学性能没有影响，材料在实验过程中没有发生化学变化。４种化学介质在Ｔ７００／５２２４复合材料中的扩散很少，而且没有和环氧树脂的基团发生化学反应，因此在红外光谱中没有产生新的峰，说明Ｔ７００／５２２４复合材料在４种化学介质中具有很好的稳定性。图５介质老化前后Ｔ７００／５２２４复合材料的红外谱图（ａ）原始；（ｂ）１５液压油；（ｃ）４０１０润滑油；（ｄ）ＡＨＣ－１清洗剂；（ｅ）ＲＰ一３航空煤油Ｆｉｇ．５ＴｈｅｉｎｆｒａｒｅｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｍｅｄｉｕｍａｇｉｎｇ（ａ）ｏｒｉｇｉｎａｌｓｔａｔｅ；（ｂ）１５＃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｉ１；（ｃ）４０１０＃ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌ；（ｄ）ＡＨＣ一１ｃｌｅａｎｅｒ；（ｅ）ＲＰ一３ｋｅｒｏｓｅｎｅＴ７００／５２２４复合材料经过介质老化后的动态力学分析（ＤＭＡ）如图６所示。可知，Ｔ７００／５２２４复合材料的原始玻璃转变温度℃为２６１，在１５液压油、４０１０合成航空润滑油和ＲＰ－３航空煤油的老化实验过程中并没有明显降低；只有经ＡＨＣ一１清洗剂老化之后的Ｔ７００／５２２４复合材料的温度下降了℃１Ｏ。Ｔ是非晶高聚物的一个重要参数，在复合材料的老化过程中，树脂基体中的某些运动单元受到抑制或激活，这些变化反应在的变化上。Ｔ７００／５２２４复合材料在１５液压油、４０１０合成航空润滑油和ＲＰ一３航空煤油３种介质中的吸湿量都很小，所以３种介℃质对基体产生的影响极小，反映在上仅有１～２的下降；相对而言，在ＡＨＣ一１水基清洗剂中的吸湿量达到了０．２５，ＡＨＣ一１清洗剂中的化学物质虽然对Ｔ７００／５２２４复合材料没有产生影响，但其中的水分扩散引起了基体的溶胀等物理变化，从而使得Ｔ７００／５２２４复合材料的温度下降。３结论℃（１）Ｔ７Ｏ０／５２２４复合材料在８Ｏ一１００ＲＨ的湿热℃环境中实验ｌＯ００ｈ后的吸湿量为１．０５，在８０一１００ＲＨ的湿热环境中实验１０００ｈ后的吸湿量为１．３５。（２）Ｔ７００／５２２４复合材料湿热老化后，随老化时间的延长剪切性能变化不大，弯曲性能明显下降，开孔拉伸性能变化较大，但总体上并没有降低，而开孔压缩性能一直缓慢下降。（３）介质老化对Ｔ７００／５２２４复合材料的力学性能影响不大。ＡＨＣ一１水基型清洗剂对Ｔ７ＯＯ／５２２４复合材料的影响大于１５液压油、４０１０合成航空润滑油和ＲＰ一３航空煤油，Ｔ７００／５２２４复合材料在ＡＨＣ一１清℃洗剂中浸泡４５天后Ｔ下降１Ｏ。第４４卷第４期Ｔ７００／５２２４复合材料在湿热环境和化学介质中的老化行为８７［１］［２］［３］Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ￣％Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／％ｔｏＣ弼ｍ０呈口ｏ＝Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／％Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／％ｔｏＣ‘ｏＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ／％图６Ｔ７００／５２２４复合材料介质老化前后ＤＭＡ分析（ａ）原始；（ｂ）１５液压油；（ｃ）４０１０润滑油；（ｄ）ＡＨＣ－Ｉ清洗剂；（ｅ）ＲＰ一３航空煤油Ｆｉｇ．６ＤＡＭａｎａｌｙｓｉｓｏｆＴ７００／５２２４ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｍｅｄｉｕｍａｇｉｎｇ（ａ）ｏｒｉｇｉｎａｌｓｔａｔｅ｝（ｂ）１５＃ｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｉｌ；（ｃ）４０１０＃ｌｕｂｒｉｃａｔｉｎｇｏｉｌ；（ｄ）ＡＨＣ－１ｃｌｅａｎｅｒ；（ｅ）ＲＰ一３ｋｅｒｏｓｅｎｅ参考文献中国航空材料手册编辑委员会．中国航空材料手册：第五卷［Ｍ］．—北京：中国标准出版社，１９８８．３２１３２２．唐义号，陈群志，关志东，等．缺陷及湿热环境对复合材料层压板力学性能的影响［Ｊ］．腐蚀科学与防护技术，２００５，１７（增刊１）：—４５７４５９．ＴＡＮＧＹＨ，ＣＨＥＮＱＺ，ＧＵＡＮＺＤ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｌａｗｓ—ａｎｄｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｂｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｏｒｎｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓ［Ｊ］．ＣｏｒｒｏｓｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，—２００５，１７（Ｓｕｐｐｌ１）：４５７４５９．彭蕾，张建宇，鲍蕊，等．湿热、紫外环境对Ｔ３００／ＱＹ８９１１复合材—料孔板静力性能的影响口］．复合材料学报，２００９，２６（３）：１８２３．ＰＥＮＧＬ，ＺＨＡＮＧｊＹ，ＢＡＯＲ，ｅｔａ１．Ｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌａｎｄ—ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｎｓｔａｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＴ３００／ＱＹ８９１１ｌａｍｉ—ｎａｔｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇａｎｏｐｅｎｈｏｌｅ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｒｎ—ｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ，２００９，２６（３）：１８２３．Ｃ要ｌｏ亡要［４］冯宇，何宇廷，安涛，等．湿热环境对航空复合材料加筋板压缩屈—曲和后屈曲性能的影响［Ｊ］．材料工程，２０１５，４３（５）：８１８８．—ＦＥＮＧＹ，ＨＥＹＴ。ＡＮＴ，ｅｔａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｖｉ—ｒｏｎｍｅｎｔｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｂｕｃｋｌｉｎｇａｎｄｐｏｓｔｂｕｃｋｌｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ—ｏｆａｅｒｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｔｉｆｆｅｎｅｄｐａｎｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉ—ｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，４３（５）：８１８８．［５］姚宇超，许希武，毛春见．湿热环境下开孔复合材料层合板的强度—［Ｊ］．材料科学与工程学报，２０１５，３３（３）：４２５４３１．ＹＡＯＹＣ，ＸＵＸＷ，ＭＡＯＣＪ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓ—ｗｉｔｈｏｐｅｎｈｏｌｅｕｎｄｅｒｈｙｇｒｏｔｈｅｒｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａ—ｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１５，３３（３）：４２５４３１．［６］高禹，王钊，陆春，等．高性能树脂基复合材料典型空天环境下动态力学行为研究现状口］．材料工程，２０１５，４３（３）：１０６－－１１２．—ＧＡＯＹ，ＷＡＮＧＺ，ＬＵＣ，ｅｔａ１．Ｓｔａｔｅｏｆａｒｔｓｏｆｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｓｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｏｌｙｍｅｒｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｉｎｔｙｐ－—ｉｃａｌａｅｒｏｓｐａｃｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒ，ｓｎｌｒ＇ｏ∞弼ｎ），ｎｌ３ｏ０，ｓｎｌ：ｏ８８材料工程２ｏ１６年４月—ｉｎｇ，２０１５，４３（３）：１０６１１２．［７１余治国，杨胜春，宋笔峰．Ｔ３００和Ｔ７００碳纤维增强环氧树脂基复合材料耐湿热老化性能的对比［Ｊ］．机械工程材料，２００９，３３—（６）：４８５１．—ＹＵＺＧ，ＹＡＮＧＳＣ，ＳＯＮＧＢＦ．ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｗｅｔａｎｄｈｏｔａｇｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴ３０ｏａｎｄＴ７００ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ＇］．Ｍ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