碳纤维增强层状木材陶瓷的界面结构及受力分析 - 无机材料学报.pdf

第 31 卷 第 9 期 无 机 材 料 学 报 Vol. 31 No. 9 2016 年 9 月 Journal of Inorganic Materials Sep., 2016 文章编号: 1000-324X(2016)09-0969-07 DOI: 10.15541/ji 碳纤维增强层状木材陶瓷的界面结构及受力分析 孙德林, 郝晓峰, 洪 璐, 唐志宏, 张绍明 ( 中南林业科技大学 家具与艺术设计学院, 长沙 410004) 摘 要: 为了研究纤维增强木材陶瓷复合材料的界面结构与受力情况, 利用液化木材、炭粉和碳纤维制备层状结构 木材陶瓷。采用扫描电镜和高分辨率透射电镜对其基本结构与界面进行观测, 并通过显微拉曼光谱检测拉伸试件 G’峰的位移来判断界面的结合情况。同时, 基于双线性软化本构模型, 采用 Abaqus 软件对界面层在应力传递中的 作用与方式进行了数值分析。扫描电镜与透射电镜的观测表明: 碳纤维增强木材陶瓷具有清晰的层状结构, 且无定 形碳与玻璃碳之间存在强界面结合。拉曼光谱的测试发现: 加压烧结试件拉伸后的 G’峰向低波数的位移更大, 证明加 压烧结能够改善玻璃碳与碳纤维之间界面的结合强度。数值分析显示: 在受力过程中, 界面层对碳纤维与基体材料 之间的应力传递起着重要作用, 同时, 随着界面层强度与厚度的增加, 其所能承受的载荷增大, 传递给基体材料的 等效应力也随之增加。 关 键 词: 层状木材陶瓷; 碳纤维增强; 界面结构; 应力分析 中图分类号: TB39 文献标识码: A Interface Structure and Stress Analysis of Carbon Fiber Reinforced Laminated Woodceramics SUN De-Lin, HAO Xiao-Feng, HONG Lu, TANG Zhi-Hong, ZHANG Shao-Ming (College of Furniture and Art Design, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, China) Abstract: To study the interface structure and loading conditions of fiber reinforced woodceramics composite, a laminated woodceramics were prepared by using liquification wood, carbon power and carbon fiber. Scanning elec- tron microscope (SEM) and a high-revolution transmission electron microscope (HRTEM) were employed to ob- serve the basic struct