Eu^(3+)/Tb^(3+)掺杂YAG-ZrO_(2)纤维增强铝基复合材料的应力-应变光谱响应

作     者：孙卫民 张振鹏 寇生中 何玲 杨小凤 SUN Weimin;ZHANG Zhenpeng;KOU Shengzhong;HE Ling;YANG Xiaofeng

作者机构：兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 甘肃稀土新材料股份有限公司白银730900 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2025年第42卷第1期

页      面：537-547页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：甘肃省科技重大专项(22ZD6GA008) 中央引导地方科技发展资金项目(2023-0401--0076) 

主　　题：铝基复合材料 稀土离子 应力发光 应力-应变 光谱响应 

摘      要：复合材料的失效通常来自于外加载荷的周期循环过程中应力的积累与释放,因此,应力应变监测在纤维增强铝基复合材料的寿命评估和失效预警等方面具有非常重要的影响,但是复合材料变形区的应力应变很难直观地表征,利用稀土的荧光性能对应力-应变进行检测是一种可行的检测方法,其优点是稀土离子的荧光谱线丰富大多尖锐并且容易观测,而且大多对应力敏感性高。选取Eu^(3+)和Tb^(3+)作为发光中心,通过静电纺丝掺杂到YAG-ZrO_(2)复合纤维中,以下简称(YAG:Eu^(3+)-ZrO_(2))cf和(YAG:Tb^(3+)-ZrO_(2))cf。通过热压烧结将(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf和2024铝粉复合,得到(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料。利用动态拉伸荧光传感对(YAG:Eu^(3+)/Tb^(3+)-ZrO_(2))cf增强铝基复合材料在动态拉伸下的发光特性进行了表征,并通过发射光谱重心波长随应力的变化研究内应力的发光传感机制。结果表明,随着拉应力的增加,Eu^(3+)的5D0→^(7)F_(1)跃迁表现出有规律的红移,Tb^(3+)的^(5)D_(4)→^(7)F_(5)跃迁表现出有规律的蓝移,并且Eu^(3+)表现出更高的传感精度。本文为基于Eu^(3+)和Tb^(3+)应力传感器材料的开发提供了思路。