本文开展了用高性能碳/环氧复合材料单面补强含中心裂纹铝合金薄板的环境性能的相关研究。着重考察了在盐雾、湿热两种环境加速试验中,组成修复结构的三部分——铝板、补片、胶粘剂层——各自的性能变化规律和作为修复结构整体的性能变化规律。其中包括,考察了铝合金裂纹板用两种固化制度进行修复前后随腐蚀加剧静态力学性能、疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率,利用Paris公式对疲劳寿命进行了预测,观察了盐雾腐蚀后裂纹板修复前后疲劳断口的差异。本文成果包括:(1)修复用复合材料及其基体树脂、胶粘剂的环境性能考察了复合材料及其基体树脂的吸湿性能,结果表明,树脂吸湿动力学曲线全程符合Fick第二定律,复合材料吸湿曲线则出现台阶。考察了经盐雾腐蚀和湿热老化后,复合材料及其基体树脂的准静态力学性能。研究结果表明,随盐雾腐蚀加剧,复合材料性能单调下降,树脂浇铸体性能先升后降,存在明显的盐雾后固化现象,在100h出现性能峰值;随湿热老化加剧,复合材料及树脂浇铸体性能均先升后降,存在明显的湿热后固化现象,在300h之后出现峰值。通过索式萃取法和DSC法测定72℃×3h+90℃×1h和80℃×3h+100℃×1h两种固化制度下固化的胶粘剂固化度随环境作用的变化。结果表明,经80℃×3h+100℃×1h固化后,胶粘剂固化程度较高,达到98%,而经72℃×3h+90℃×1h固化后,用索式萃取法和DSC法测出的固化度均在80%左右,需再经120h盐雾环境或72h湿热环境作用后方可完全固化,即存在盐雾后固化和湿热后固化现象。通过扫描电镜观察复合材料和树脂浇铸体表面和断口形貌可知:浇铸体在环境作用初期,裂纹源是表面的点蚀坑,深度腐蚀后,裂纹源在表面和内部同时发生。深度盐雾腐蚀后,树脂呈脆性断裂,深度湿热老化后,树脂呈韧性脆性混合型断裂。而复合材料的断口分析表明,随环境作用时间延长,界面结合变差,拔出纤维上残留胶变少,经相同环境作用时间,盐雾腐蚀对复合材料中纤维和基体间界面的破坏比湿热老化更为严重,说明盐雾腐蚀比湿热老化对复合材料的影响更剧烈。(2)铝合金裂纹板修复前后准静态力学性能随环境作用的变化考察了盐雾腐蚀和湿热老化对铝合金裂纹板及修复板准静态拉伸性能的影响。结果表明:修复前,铝合金裂纹板对湿热环境不敏感,经湿热老化1700h后,承载能力尚保留91%;而铝合金裂纹板对盐雾环境敏感,经盐雾腐蚀1700h后,承载能力仅剩余67.6%。经修复后,复合材料补片能够有效降低裂纹尖端的应力强度因子,修复板的承载能力较裂纹板大大提高,试验结果表明,在相同环境作用时间后,铝合金裂纹板性能下降幅度较大,而修复后的裂纹板性能下降幅度较少,盐雾环境对裂纹板和修复板的影响比湿热环境更加明显。经80℃×3h+100℃×1h固化的修复板随环境作用加剧性能单调下降,经72℃×3h+90℃×1h固化的修复板在湿热环境中性能先升后降,峰值(N=38.75kN)出现于700h),存在湿热后固化;修复板在盐雾环境中性能单调下降,但速度较慢,与盐雾后固化有关。(3)铝合金裂纹板修复前后疲劳性能随环境作用的变化考察了铝合金裂纹板和修复板(72℃×3h+90℃×1h)经湿热老化和盐雾腐蚀作用后的疲劳寿命变化规律,结果表明,在σmax=100MPa,R=0.1的拉-拉疲劳模式下,裂纹板疲劳寿命在湿热1700后,疲劳寿命仅损失10%,而在盐雾腐蚀1700h后,疲劳寿命损失超过50%。修复后疲劳寿命提高10倍,盐雾环境对疲劳寿命损失的影响比湿热环境更严重。考察了临界疲劳裂纹长度随环境作用的变化规律。结果表明,湿热环境或盐雾环境和固化制度对临界裂纹长度影响较小,修复板的临界疲劳裂纹长度是板宽的1/2,裂纹板的临界疲劳裂纹长度是板宽的1/3,可将某种固化制度下的干态下的临界疲劳裂纹长度作为其他固化制度下经环境作用后临界疲劳裂纹长度的准判据。研究了环境作用对Paris常数的影响。结果表明,随环境作用时间延长,C值增大,m值降低,且修复后的值小于修复前的值。并利用Paris公式对R=0.5条件下的裂纹板和修复板疲劳寿命进行预测。结果表明,R=0.5时,疲劳寿命大大增加,对裂纹板的预测误差<4%,对修复板的预测误差较大。