毫秒/纳秒激光致碳纤维环氧树脂损伤形貌研究

来源：激光技术杂志2018年第6期北京时间：

作者：姜珊珊, 蔡继兴, 金光勇, 苑博识

摘要：为了研究碳纤维环氧树脂在不同脉宽激光辐照下的损伤形貌，采用全自动变焦测量技术进行了实验验证，测量了碳纤维环氧树脂在毫秒/纳秒脉冲激光辐照下，损伤面积、损伤深度以及损伤形貌随激光能量密度的变化。结果表明，在毫秒脉冲激光作用下，材料损伤区域中心会产生一定的温度积累，损伤区域有一定的热效应，出现熔融、热解等现象，当激光能量密度为20.5J/cm2时，材料的损伤深度达到了47.3μm，材料表面析出的碳化物的高度为157.1μm，损伤深度以及表面碳化物的高度都随着能量密度的增大而增大；在纳秒激光作用下，光斑周围有明显的热反应区域，当能量密度大于47.3J/cm2时，表面的热反应区尤为明显，损伤面积随激光能量密度的增大明显增大，由于作用时间较短，损伤主要为表层损伤；树脂热解的气体向外膨胀，导致纤维结构断裂。研究结果为激光对碳纤维环氧树脂的损伤效果提供了实验依据。

关键词：激光物理, 损伤形貌, 自动变焦, 碳纤维环氧树脂, 损伤机理