復(fù)合材料失效分析（Failure analysis）
日期：2022-03-09 13:45:00 瀏覽量：1464 標(biāo)簽: 復(fù)合材料失效分析 失效分析
復(fù)合材料，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方法，在宏觀(微觀)上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。
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失效模式
斷裂，變色失效，腐蝕，機(jī)械性能不足等
常用手段
無損檢測：
射線檢測技術(shù)（ X 射線、γ 射線、中子射線等），工業(yè)CT,康普頓背散射成像（CST）技術(shù)，超聲檢測技術(shù)（穿透法、脈沖反射法、串列法），紅外熱波檢測技術(shù)，聲發(fā)射檢測技術(shù)，渦流檢測技術(shù)，微波檢測技術(shù)，激光全息檢驗(yàn)法等。
成分分析：
X射線熒光光譜分析(XRF)等，參見高分子材料失效分析中成分分析。
熱分析：
重分析法（TG）、差示掃描量熱法(DSC)、靜態(tài)熱機(jī)械分析法(TMA)、動態(tài)熱機(jī)械分析(DMTA)、動態(tài)介電分析(DETA)
破壞性實(shí)驗(yàn)：
切片分析（金相切片、聚焦離子束（FIB）制樣、離子研磨（CP）制樣）
為避免失效，復(fù)合材料成型過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)
1、碳纖維復(fù)合材料層間強(qiáng)度低，易在切削力的作用下產(chǎn)生分層，因此鉆孔或切邊應(yīng)減小軸向力。鉆孔要求高轉(zhuǎn)速、小進(jìn)給，加工中心轉(zhuǎn)速一般在3000~6000r/min，進(jìn)給量達(dá)到0.01~0.04mm/r，鉆頭選用三尖兩刃或兩尖兩刃形式較好，鋒利的刀尖可先將碳纖維層劃斷，兩刃對孔壁起到了修補(bǔ)作用，鑲金剛石的鉆頭鋒利與耐磨性俱佳。復(fù)合材料與鈦合金夾層的鉆孔是個(gè)難題，一般采用整體硬質(zhì)合金鉆頭，按鉆削鈦合金的切削參數(shù)進(jìn)行鉆削，從鈦合金側(cè)先鉆，直至鉆通，鉆削時(shí)加潤滑劑，緩解復(fù)合材料燒傷。波音公司專門研制了PCD組合鉆頭用于夾層的鉆孔。
2、三類新型整體硬質(zhì)合金復(fù)合材料加工專用銑刀的切削效果更好，它們都有一些共同特點(diǎn)：剛性高，螺旋角小，甚至是0°，專門設(shè)計(jì)的人字形刀刃，都可以有效減小加工中心軸向切削力，減少分層，其加工效率與效果都很好。
3、復(fù)合材料切屑為粉狀，對人體健康危害大，應(yīng)采用大功率吸塵器吸塵，采用水冷也可有效降低粉塵污染。
4、碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件一般尺寸較大，形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度和強(qiáng)度都很高，屬于難加工材料。切削過程中切削力較大，切削熱不易傳出，嚴(yán)重時(shí)會燒焦樹脂或使樹脂軟化，刀具磨損嚴(yán)重，因此刀具是碳纖維加工的關(guān)鍵，其切削機(jī)理更接近于磨削而非銑削，所以，加工中心切削線速度通常要大于500m/min，采用高轉(zhuǎn)速小進(jìn)給策略。切邊加工刀具一般選用整體硬質(zhì)合金滾花銑刀、電鍍金剛石顆粒砂輪、鑲金剛石銑刀、銅基金剛石顆粒鋸片。
