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碳纤维-铝层间复合材料中热塑性veil对层间断裂韧性的增强效果研究。采用真空袋成型法制备含FG、PPS、PEI、PEEK、PI veils的CARALL试件，通过三点弯曲、Mode-I DCB和Mode-II ENF试验评估力学性能，发现PPS在Mode-I/II断裂韧性提升最显著（157%/128%），FG和PI效果较差。微观分析显示纤维桥接和拔出机制与性能提升相关。
Tugay üstün|Adem Yar|Volkan Eskizeybek
卡赫拉曼卡赞职业学院，安卡拉大学，土耳其
摘要
本研究评估了放置在碳纤维-铝界面处的非织造热塑性纤维层，以增强碳纤维增强铝层压板（CARALL）的层间断裂韧性（IFT）。使用了五种纤维层——细玻璃纤维（FG）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚醚醚酮（PEEK）和聚酰亚胺（PI），通过真空袋法使用2024-T3铝板和碳/环氧预浸料制备了CARALL样品。通过三点弯曲试验、I型双悬臂梁（DCB）试验和II型端部缺口弯曲（ENF）试验来表征其弯曲性能和层间断裂韧性。与未增强的层压板相比，热塑性纤维层的添加提高了弯曲强度，其中PEEK的改善效果最为显著（9%）。在I型断裂模式下，PPS在裂纹起始和裂纹扩展能量方面表现出最大的提升（分别为157%和69%），而FG和PI的表现则低于对照组。II型层间断裂韧性（GΙΙc）也因PPS的添加而显著提高（增加了128%）。断裂表面的显微观察显示，在PEEK、PEI和PPS增强的层压板中，纤维桥接和纤维拔出现象较为常见。这与断裂韧性的提升以及断裂损伤区的延长是一致的。总体而言，PPS增强的CARALL复合材料在I型和II型层间断裂韧性方面表现出色；此外，其他热塑性纤维层的增强效果也因材料类型的不同而有所差异。
章节摘录
引言
航空工业对轻质高强度材料的需求不断增加，推动了下一代复合材料的发展和应用。其中，碳纤维增强铝层压板（CARALL）因其出色的强度重量比而受到广泛关注[1]。CARALL已应用于飞机部件，如机翼、货舱地板和压力壁，并且随着技术的进步，其应用范围仍在不断扩大[2]。
材料
2024-T3铝板（厚度2毫米）由Seyko? Aluminum（土耳其）提供，并切割成CARALL样品所需的尺寸。表面处理使用了硫酸、磷酸和重铬酸钠（Merck，德国），以及氢氧化钠颗粒（Tekkim，土耳其）。碳纤维/环氧预浸料采用斜纹编织结构，面积重量为245克/平方米，由Fibermak（土耳其）提供。在制备CARALL样品之前，这些预浸料已先被切割成所需的尺寸。热塑性纤维层的热性能
图6显示了五种不同热塑性纤维层在铝层和碳纤维层之间的热重分析（TGA）曲线。许多热塑性纤维层的主要分解反应发生在350°C至600°C之间。表现出5%重量损失的热塑性纤维层的热降解温度分别为：PPS为386°C，PEI为378.3°C，PEEK为376.4°C，PI为462.6°C。具有优异热稳定性的细玻璃纤维（FG）的热分解温度为894°C。结论
本研究考察了五种不同热塑性纤维层（FG、PPS、PEI、PEEK和PI）在CARALL复合材料碳纤维-铝界面处的粘附效果和断裂机制。通过真空袋法制备了层压板，并通过三点弯曲试验、I型双悬臂梁（DCB）试验和II型端部缺口弯曲（ENF）试验对其弯曲性能和层间断裂性能进行了评估。主要研究结果如下：
作者贡献声明
Volkan Eskizeybek：撰写 – 审稿与编辑、方法学研究、概念构建。Adem Yar：撰写 – 原初草稿、可视化处理、验证、方法学研究、概念构建。Tugay üstün：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原初草稿、可视化处理、方法学研究、概念构建
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
