本工作测定了短碳纤维(CF)含量由0-40v%的CF/PPS，CF/PES-C复合材料的断裂韧性KIC值。KIC随CF含量增加而提高，当CF含量为25v%时达最高值，以后略有下降。复合材料载荷（P）-缺口张开位移（∆V）曲线的非线性和阶梯式扩展特征，表明存在裂纹止裂和裂纹闭合效应。结合断口观察结果，讨论了短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的断裂机理。
本文采用断裂力学方法与概念研究短碳纤维增强的CF/PPS和CF/PES-C二种复合材料断韧性KIC与CF含量关系，由载荷（P）-位移（∆V）曲线的动态特征，结合扫描电镜断口观察结果，分析短碳纤维/热塑性树脂复合材料的断裂机理。
CF与PPS及PES-C粉料分别在工业酒精中充分混合、干，在360C下模压成型，模压压力为70-80MPa。
采用直三点弯曲试验测定KIC值。
图1是PPS，PES-C，CF/PPS及CF/PES-C四种材料的典型P-∆V曲线。纯树脂的P-∆V曲线表现为典型的脆断，而复合材料的P-∆V在达到Pmax之前有一小段稳态扩展过程，Pmax之后则有拖尾。
图2是复合材料另一类P-∆V曲线，在脆性开裂（Pmax）之后，出现多次载荷突然下跌，由于CF的止裂作用，裂纹扩展呈现阶梯状特征，是复合材料独特的断裂后(post failure)行为。
图3是不同CF体积含量时两种复合材料的KIC值变化。由图可见,CF对提高PPS的KIC值有显著效果，对PES-C则效果不大。图3同时给出相应的拉伸强度值σb，值得注意对这两种复合材料，CF对σb及KIC的影响有相同趋向，且当CF含量为25v%时达最大值。在金属材料中，拉伸强度的提高通常导致KIC的下降，影响强度与韧性的因素是互相矛盾的;而在CF/树脂复合材料中，大量测试结果表明，在十分大的范围内，σb与KIC有正比关系，表示提高强度与韧性似有相同的机制。
图4是试样断口的SEM照片。在纯树脂情况下，均为面解理式断口，而复合材料的断口则有大量拔出的CF和留下的空洞。在离开CF或空洞稍远的区域，基体树脂仍然是解理开裂。在放大了的断口照片上，可以看到紧靠CF附近基体树脂的切变及CF面PPS树脂小量粘附。
短CF的末端常是裂纹的引发源。CF的大量拔出，表示CF与基体间的粘结不太强，而CF附近基体的微切变又说明CF与基体间具有一定的结强度。在本实验条件下，CF的增强和增韧效应主要来自纤维拔出时所消耗的应变能。结合早期的研究结果可对该类复合材料的断裂过程作如下解释:在Pmax之前，少量CF发生非界面破坏(对应PPS基体)和脱粘(对应于PES-C基体)，同时CF附近基体脂的微切导致裂纹少量稳态扩展;Pmax处相应于大量CF的非界面破坏(对应于PPS基体)和脱粘(对应PES-C基体)所导致的CF拔出与基体树脂的解理开裂;Pmax之后载荷突降与基体脂的解理对应，另一些CF发生非界面破坏或脱粘及拔出，解理受到抑制，裂纹止裂导致进入颇长一段断裂后阶段，形成拖尾或阶梯状的P-∆V曲线。随着CF含量增加，基体承载能力由大变小，而界面增强增韧效应逐渐增大，两种因素互相竞争，致使在某一CF含量范内出现KIC的大值(图3)。
1.用本工作的工艺条件，短切CF可显著提高PPS的断韧性。当CF含量为25v%时，CF/PPS复合材料的KIC值为纯PPS树脂KIC值的三倍；但CF对PES-C的KIC值则只有微弱的提高作用。
2.对由短切CF增强的PPS和PES-C复合材料，裂纹开裂机制主要是基体树脂的解理和CF的非界面破坏或脱粘，裂纹扩展则主要是CF从基体树脂中的拔出和基体解理过程。
3.卸载时被拔出的CF在平面内的接触与挤压，是CF/PES-C复合材料裂纹闭合效应的原因，其Pop/Pmax比值在0.37-0.47之间。
词语解释：解理断裂是在正应力作用产生的一种穿晶断裂，即断裂面沿一定的晶面（即解理面）分离。
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参考文献：林光明,曾汉民,章明秋等.短碳纤维增强热塑性树脂的断裂性能[J].材料科学进展,1992(02):175-179.
