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纤维增强材料制备

航空航天纤维复合材料

碳纤维增强复合材料金相制备


纤维增强塑料一般是指由玻璃纤维、碳纤维、硼纤维作为增强材料,以不饱和聚酯,环氧树脂与酚醛树脂为基体的复合材料。其具有密度小,强度高,耐化学腐蚀,电绝缘性能优异,加工性能好等特点,广泛用于航空航天、船舶、化工、电子、汽车制造、建筑工程等行业。但玻璃纤维、碳纤维具有高强度低伸长,易弯曲脆断,而基体材料塑性高易磨削,这给样品制备带来很大的困难。本文以碳纤维增强树脂为例进行样品制备。


制备方案    
材 料 类 型:   碳纤维增强复合材料
制 备 目 的:   观察碳纤维形貌、分布


渗氮样品的金相制备


切割阶段,因导热性约为金属材料的1/100,并含有硬质点的改性氧化物填料等原因造成散热条件差,产生的热与碎屑不易被带走。若选用砂轮片切割,因切割片厚度造成的切口损失较大,产生的热量会使树脂融化粘接在砂轮片表面,造成切割困难。若用大颗粒的金刚石切割片进行切割又会造成纤维脆性破碎严重,给后续磨抛带来困难。


镶嵌阶段,若基体树脂材料受热不软化不变形,可选用热压镶嵌法进行镶嵌;若不清楚基体材料的热性能参数,真空环氧树脂镶嵌无疑是更为明智的选择,树脂可选择MounTecEpox6此款树脂粘度低流动性好,收缩率极低,2小时左右即可固化。
使用大粒号的砂纸在去除损伤的同时会造成新的损伤,因碳化硅颗粒较锋利,纤维在承受剪切力时易脆断,即使长时间研磨也无法得到平整无损伤的表面,如图1所示,使用两张P400研磨8分钟后,纤维表面破碎情况未有任何改观。因此建议P400砂纸研磨两分钟,将切割造成的树脂损伤去掉即可。


渗氮样品的金相制备


Kempad Perforated是多孔的硬质无纺布,配合使用9μm金刚石悬浮液,可在保持较高去除速率的同时保护碳纤维不被损伤破碎,需要增加抛光时间至约10分钟直到将损伤全部去除,如图2所示为抛光10分钟后纤维形貌。接着用编织的ZetaSatin 抛光布配合3μm抛光液抛光4~6分钟将9μm悬浮液产生的划痕进一步去除(图3),最终使用人工合成多孔橡胶ChemoPad2000抛光布配合0.05μm氧化铝悬浮液,可得到无划痕,纤维形貌保持良好的最终表面(图4)。


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