水分、高温高湿等环境因素等对复合材料性能测试的影响

随着降低材料成本（即安装、操作和维护）需求的不断增加，复合材料在各行各业中变得越来越重要。这是由于它们的高比强度、耐腐蚀性和令人印象深刻的耐疲劳性能。由于这些材料使用范围的逐步扩大，测试并分析影响复合材料在其应用场景中的环境因素的需求也在增加。

环境因素对复合材料的影响

        复合材料的性能可能会随着环境因素而发生变化。这些因素包括水分、热循环、流体暴露、阳光和紫外线。比如，聚合物基复合材料在日常使用中易于吸收空气中的水分。这种水分会使聚合物链塑化，导致玻璃化转变温度（Tg）下降，并降低其机械性能。

        在工作温度下，水分的扩散是缓慢的，因此为了便于测试表征，暴露在高温和高湿度条件下可以加速水分的进入。ASTM D5229提供了复合材料试验样品湿度调节的标准化方法。

        样品通常在潮湿室中暴露于高温高湿环境中。测试人员每隔一段时间就会被仔细称重。当样品没有表现出额外的重量增加时，样品就达到了水分平衡。这些试样将从试验室中取出并进行试验。

复合材料的热循环

        在某些应用中，复合材料可能会经历热循环。在一些情况下，这些温度变化会导致聚合物基体的微裂纹和机械性能的损失。

        在石油和天然气行业应用中，复合材料已开始取代金属，特别是在深水腐蚀性环境中，以及在飞机承重和非承重结构中。这些部件在使用环境中与不同类型的流体接触，这可能会影响它们的长期机械完整性。

复合材料的流体效应

        通过将材料暴露在实验室的工作流体中，我们可以量化环境对复合材料机械完整性的影响。长期性能可以通过加速化学变化的速率来评估，通常是通过提高温度。

        为了进行该测试，复合材料样品在压力容器中暴露于流体(单相或多相)中，这取决于最终零件的使用环境。容器的温度和压力增加以加速物理和化学老化。测试复合材料的环境影响包括选择与在役环境相关的特定条件，以及在部件的预期使用寿命内如何影响材料的机械和物理性能。

        通过选择合适的压力和温度，可以在实验室中模拟复合材料在使用25年后的物理和机械退化，然后使用相关的机械测试方法进行测量。

推荐检测

复合材料测试_材料机械性能及化学检测-广电计量