纤维增强材料制备

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

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。

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）。