《Materials Today Communications》期刊刊登了南昌航空大學(xué)江西省重點實驗室、上海電機學(xué)院航空學(xué)院、大連交通大學(xué)機車車輛工程學(xué)院以及位于中國大連的大連理工大學(xué)工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析、優(yōu)化與CAE軟件國家重點實驗室共同開展的最新研究成果——《Effects of elevated temperature on longitudinal tensile failure behavior of unidirectional carbon fiber reinforced aluminum composites》（即“高溫對單向碳纖維增強鋁基復(fù)合材料縱向拉伸失效行為的影響"）一文。

文章研究了25°C至400°C高溫條件下單向碳纖維增強鋁基復(fù)合材料縱向拉伸失效行為。通過單纖維推離測試研究界面行為，并構(gòu)建考慮熱歷史和纖維強度分散的模型。結(jié)果顯示，制造冷卻產(chǎn)生殘余應(yīng)力和輕微界面損傷，服役加熱緩解殘余應(yīng)力但損傷積累。服役溫度從25°C升至300°C，復(fù)合材料彈性模量和極限應(yīng)力分別下降10.4%和7.5%，纖維簇狀斷裂，無效長度增加41.4%，應(yīng)力集中降低，界面和基體損傷加重。實驗部分包括縱向、橫向拉伸測試等，確定各組分力學(xué)性能和界面行為。基于實驗結(jié)果構(gòu)建RVE模型，模擬縱向拉伸行為，探討300°C高溫下力學(xué)行為和失效機制。研究揭示溫度對復(fù)合材料微觀和宏觀響應(yīng)影響，為溫度環(huán)境下材料設(shè)計和制備提供參考。

不同溫度下的界面行為 (a) 25°C時的完整載荷-位移曲線 (b) 不同溫度下的載荷-位移曲線 (c) Pmax的變化。

制造過程中冷卻階段的熱應(yīng)變。

加熱前的熱應(yīng)變。

復(fù)合材料在室溫和高溫下的實驗與模擬縱向拉伸響應(yīng)。

首根纖維斷裂后300°C和25°C時的應(yīng)力和損傷。（a） 斷裂纖維的歸一化應(yīng)力；（b） 周圍界面和基體的損傷。

300°C時斷裂纖維簇的發(fā)展及周圍組分的損傷情況。

結(jié)論:鋁基體和界面的力學(xué)性能隨溫度升高而顯著下降，界面性能退化對復(fù)合材料的力學(xué)性能退化起重要作用。