一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，将含碳纤维预制体材料试样采用树脂进行镶嵌获得镶嵌试样，将镶嵌试样的待观察面依次进行研磨、抛光，利用光学显微镜将抛光后试样的待观察面进行局部放大，测量不同位置的无纬布层和网毡层厚度，然后通过n＝10000/(h1+h2)计算，即得层间密度，本发明专利技术利用光学显微镜将被检测的含碳纤维预制体材料试样进行局部放大，测量和记录试样的无纬布层和网胎层厚度，通过本发明专利技术的公式计算获得层间密度值，本发明专利技术的方法简便，且能够比较准确的测量含碳纤维预制体材料的层间密度。测量含碳纤维预制体材料的层间密度。测量含碳纤维预制体材料的层间密度。

【技术实现步骤摘要】
一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，特别涉及一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法。

技术介绍

[0002]碳纤维预制体由碳纤维通过一定的方式编制而成，作为碳基复合材料的增强体已广泛应用于航空、航天、汽车工业、医学等领域。层间密度代表碳纤维预制体沿厚度方向每厘米所铺设的无纬布层或网胎层的数量，其大小由无纬布层和网胎层的厚度决定。层间密度作为碳纤维预制体结构的重要设计参数，对碳纤维增强基材料的增密速率和材料性能具有重要的影响。
[0003]然而，由于碳纤维预制体的无纬布层和网胎层的厚度均在微米级，且两者之间的分辨度较低，导致目前仍然没有一种有效的层间密度测量方法。因此，如何提供一种快速准确的含碳纤维预制体材料层间密度的测量方法，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法。该方法利用光学显微镜将被检测的碳纤维预制体或碳纤维增强基复合材料试样进行局部放大，并测量试样无纬布层和网胎层的厚度，通过计算获得层间密度值。本专利技术能够比较准确的测量碳纤维预制体、碳纤维增强基复合材料的层间密度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，将含碳纤维预制体材料试样采用树脂进行镶嵌获得镶嵌试样，将镶嵌试样的待观察面依次进行研磨、抛光，利用光学显微镜将抛光后试样的待观察面进行局部放大，测量不同位置的无纬布层和网毡层厚度，然后通过式1计算，即得层间密度，
[0007]n＝10000/(h1+h2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1
[0008]式中，n为层间密度，h1为无纬布层的平均测量厚度，h2为网毡层的平均测量厚度。
[0009]在本专利技术中，n的单位为层/cm；h1与h2的单位为μm。
[0010]本专利技术利用光学显微镜将被检测的含碳纤维预制体材料试样进行局部放大，测量和记录试样的无纬布层和网胎层厚度，然后采用本专利技术所提供的公式n＝10000/(h1+h2)，通过计算即获得层间密度值。
[0011]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料选自碳纤维预制体、碳/碳复合材料、碳陶复合材料中的一种。
[0012]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料中的预制体结构由无纬布和网胎交替叠层铺设，层间经针刺或穿刺获得。
[0013]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料试样由含碳纤维预制体材料经自动线切割
机切割获得。自动线切割机切割可避免碳纤维预制体试样切割过程中发生变形，改变无纬布层和网胎层的厚度，最终影响测试结果的准确度。
[0014]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料试样的尺寸为长*高*宽为(5～25)mm*(10～25)mm*(3～25)mm，其中长*高的面为待观察面。
[0015]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料试样的待观察面垂直于无纬布铺层平面。
[0016]优选的方案，所述含碳纤维预制体材料试样采用树脂进行镶嵌的过程为：将含碳纤维预制体材料试样置于模具中，采用冷镶料浇注，再于真空条件下固化即得；
[0017]所述冷镶料由环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺按质量比(80～120)：(18～22)：(5～10)调制而成。
[0018]进一步的优选，所述冷镶料由环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺按质量比(95～105)：(19～21)：(6～8)调制而成。
[0019]进一步的优选，所述固化的温度为30℃～50℃，优选为38℃～42℃。
[0020]优选的方案，所述研磨的过程为：使用200CW～1500CW的砂纸依次进行粗磨、细磨、精磨。
[0021]优选的方案，所述抛光过程依次使用抛光织物和1.5～3.0μm的金刚石抛光剂进行抛光。
[0022]专利技术人发现，采用本专利技术的冷镶料配方，以及研磨、抛光过程所制得的待观察面，可在光学显微镜中清楚的测量出无纬布层和网毡层的厚度。
[0023]优选的方案，利用光学显微镜将抛光后试样的待观察面进行局部放大10～100倍，优选20～50倍。
[0024]优选的方案，测量不同位置的无纬布层和网毡层厚度，共获得N组数据，所述N≥10，每组1～3个数据。取样数据应尽可能多，样本量太少可能会导致层间密度测量结果误差较大。
[0025]本专利技术具有以下有益效果：
[0026]本专利技术利用光学显微镜将被检测的含碳纤维预制体材料试样进行局部放大，测量和记录试样的无纬布层和网胎层厚度，通过本专利技术的公式计算获得层间密度值，本专利技术的方法简便，且能够比较准确的测量含碳纤维预制体材料的层间密度。
附图说明
[0027]图1为实施例1中碳纤维预制件试样的光学显微照片；
[0028]图2为实施例2中碳/碳复合材料试样的光学显微照片。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合具体实施例对本申请进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
[0030]实施例1
[0031]a.准备待测的针刺结构碳纤维预制体，预制体采用一层PANCF无纬布与一层PANCF
网胎交替叠层，通过连续针刺而成，其中相邻无纬布层为0
°
/90
°
铺层。碳纤维预制体的层间密度设计值为15
±
1层/cm，厂家出厂报告值为15.6层/cm；
[0032]b.使用自动线切割机将碳纤维预制体切割成长*宽*高为20mm*10mm*10mm的试样；
[0033]c.将切割好的试样采用树脂浇注冷镶法进行镶样，其中环氧树脂、邻苯二甲酸二丁酯、乙二胺按95：20：6的质量比调制；然后在真空加热干燥箱中在42℃的温度下进行固化；
[0034]d.将试样待观察面在研磨/抛光机上分别使用280CW、600CW和1000CW的砂纸进行粗磨、细磨和精磨；再对研磨后的待观察面使用抛光织物和2um的金刚石抛光剂进行抛光；
[0035]e.利用金相显微镜将试样待观察面局部放大50倍，测量试样不同位置的无纬布层和网毡层厚度(如图1所示)，并记录20组测量数据，见表1；
[0036]f.根据层间密度计算公式n＝10000/(h1+h2)，可计算得到试样的层间密度为14.9层/cm，与预制体厂家出厂报告值相当，且在设计范围值内，表明该方法能够准确有效的测量碳纤维预制体的层间密度。
[0037]表1
[0038][0039][0040]实施例2
[0041]a.准备由碳纤维预制体经过化学气相沉积增密而成的碳/碳复合材料，其预制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，其特征在于：将含碳纤维预制体材料试样采用树脂进行镶嵌获得镶嵌试样，将镶嵌试样的待观察面依次进行研磨、抛光，利用光学显微镜将抛光后试样的待观察面进行局部放大，测量不同位置的无纬布层和网毡层厚度，然后通过式1计算，即得层间密度，n＝10000/(h1+h2)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
式1式中，n为层间密度，h1为无纬布层的平均测量厚度，h2为网毡层的平均测量厚度。2.根据权利要求1所述的一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，其特征在于：所述含碳纤维预制体材料选自碳纤维预制体、碳/碳复合材料、碳陶复合材料中的一种。3.根据权利要求1所述的一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，其特征在于：所述含碳纤维预制体材料中的预制体结构由无纬布和网胎交替叠层铺设，层间经针刺或穿刺获得。4.根据权利要求1所述的一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，其特征在于：所述含碳纤维预制体材料试样由含碳纤维预制体材料经自动线切割机切割获得。5.根据权利要求1所述的一种含碳纤维预制体材料的层间密度的测量方法，其特征在于：所述含碳纤维预制体材料试样的尺寸为长*高*宽为(5～25)mm*(10～25)mm*(3～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁忠冠，李沙，
申请(专利权)人：湖南博云新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：