復(fù)合材料在高溫和低溫中沖擊性能有什么區(qū)別

復(fù)合材料在高溫和低溫環(huán)境中的沖擊性能存在顯著差異，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

一、高溫環(huán)境中的沖擊性能

1、強度和韌性下降：

高溫會使復(fù)合材料的強度和模量下降，從而導(dǎo)致其沖擊韌性的下降。這是因為高溫環(huán)境下，復(fù)合材料內(nèi)部的分子熱運動加劇，分子間的相互作用力減弱，使得材料整體結(jié)構(gòu)變得松散。

2、內(nèi)部應(yīng)力增加：

高溫還會導(dǎo)致材料的熱膨脹系數(shù)增加，從而增加了材料的內(nèi)部應(yīng)力。這些內(nèi)部應(yīng)力可能引發(fā)微裂紋的擴展，進一步加劇材料的破壞。

3、界面結(jié)合力減弱：

對于由多種材料組成的復(fù)合材料，高溫可能導(dǎo)致界面結(jié)合力減弱，使得材料在受到?jīng)_擊時更容易發(fā)生分層和剝離。

4、具體案例：

例如，碳纖維復(fù)合材料在高溫環(huán)境下，其固有的多相結(jié)構(gòu)（如纖維/基體界面）可能因熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生損傷，導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性下降。

二、低溫環(huán)境中的沖擊性能

1、強度和韌性增加：

低溫會使復(fù)合材料的彈性模量增加，從而增加其剛度和強度。然而，這種增加并非總是有利于沖擊性能，因為低溫還可能導(dǎo)致材料的脆性增加。

2、脆性增加：

低溫環(huán)境下，復(fù)合材料內(nèi)部的分子熱運動減緩，分子間的相互作用力雖然可能增強，但材料的塑性變形能力減弱，更容易發(fā)生脆性斷裂。

3、界面結(jié)合力變化：

低溫對復(fù)合材料界面結(jié)合力的影響因材料體系而異。一些復(fù)合材料在低溫下界面結(jié)合力可能保持穩(wěn)定或略有增強，但也可能因溫度變化導(dǎo)致界面應(yīng)力增加，從而引發(fā)分層和剝離。

4、具體案例：

例如，在北極低溫環(huán)境下，混合泡沫夾芯復(fù)合材料的沖擊后彎曲行為研究表明，低溫會導(dǎo)致材料的失效模式發(fā)生變化，主要表現(xiàn)為泡沫芯的脆化。

總結(jié)

復(fù)合材料在高溫和低溫環(huán)境中的沖擊性能存在顯著差異。高溫環(huán)境下，材料的強度和韌性下降，內(nèi)部應(yīng)力增加，界面結(jié)合力減弱，從而導(dǎo)致沖擊性能下降。而低溫環(huán)境下，雖然材料的強度和剛度可能增加，但脆性也相應(yīng)增加，導(dǎo)致材料更容易發(fā)生脆性斷裂。因此，在設(shè)計和應(yīng)用復(fù)合材料時，必須充分考慮其使用環(huán)境的溫度條件，以確保材料的沖擊性能滿足要求。