碳纤维增加塑料纤维体积含量检验方法(显微镜法)

本方法适用于测定单向、正交及多向铺层的碳纤维增强塑料的纤维体积含量，但不适用于  织物增强的塑料。                                    1 原理    1.1 本方法的原理是在单向碳纤维增强塑料上取一与纤维轴向垂直的截面，进行磨平抛光  ，用金相显微镜摄取两种放大倍数的显微照片。在小倍数显微照片上测定观测面积内的纤维  根数，在大倍数显微照片上测得单根纤维平均截面积。根据观测面积内的纤维根数和纤维平  均截面积，求得观测面积内的纤维总截面积，由于纤维平行排列，所以此纤维总截面积与观  测面积之比，即为该试样的纤维体积含量。  2 试样及其制备     2.1 取样   2.1.1 按材料或部件技术条件规定确定取样方式和样品个数。   2.1.2 单向铺层的样品，在垂直于纤维轴向切取两个横截面长为10mm、宽为样品全厚、高  (即沿纤维轴向)为10mm的试样。   2.1.3 正交及多向铺层的样品，在垂直于纤维轴向，互相垂直的两个方向上按2?1?2各  切两个试样。   2.1.4 试样在切取过程中应防止产生分层、振裂、过热等现象。   2.2 制样   2.2.1 试样在切取过程中应防止产生分层、振裂、过热等现象。     将切取的试样包埋于适当的包埋剂中。包埋剂可采用618环氧树脂每10g加多乙烯多胺1g  ，室温固化，也可以采用其他包埋材料。   2.2.2 试样的磨平和抛光     将包埋好的试样在磨片机上依次用由粗到细的水磨砂纸在流动水下湿磨。而后在抛光机  上用适当的抛光织物(如丝绒)和抛光膏(如W0?5人造金刚石研磨膏)抛光，至试片内纤维在  显微镜下清晰可见为止。  3 试验用设备和材料    3.1 试验用设备   3.1.1 金相显微镜，附有摄影装置及测微尺   3.1.2 金相磨片、抛光设备。   3.1.3 电子计算器或手揿计数器。   3.1.4 求积仪。   3.2 试验用材料   3.2.1 包埋用材料   3.2.2 水磨砂纸。   3.2.3 抛光织物及抛光膏。   3.2.4 照相用材料。  4 试验步骤    4.1 显微摄影   4.1.1 将抛光好的试样置于金相显微镜的载物台上。   4.1.2 在200倍下摄取三个视野的照片各一张，用来测定各视野中观测面积内的纤维根数  。1标定放大倍数。   4.1.3 在1200倍(或大于1200倍)下摄取显微照片一张，用来测定纤维的平均截面积。1  标定放大倍数。   4.2 纤维根数的测定   4.2.1 在按4?2?1摄得的照片上用颜色笔借助电子计算器或手揿计数器，对观测面积内  的纤维逐根进行点数。   4.2.2 在观测面积边缘计数纤维根数时，大于半根者以一根计，小于半根者不计。   4.3 纤维截面积的测定    4.3.1 在按4.1.3摄得的显微照片上，用求积仪或其他方法求得25根纤维的平均截面积。  如纤维为圆形截面，可测量纤维直径来计算截面积。  5 试验结果的计算    5.1 每个视野中观测面积内的纤维体积含量按式(1)计算：                                          N·Af                                     Vf=--------……………………………………(1)                                           A   式中：Nf——每个视野中观测面积内的纤维体积含量，%；          N——观测面积内的纤维根数；         Af——单根纤维的平均截面积，μm[2]；          A——观测面积，μm[2]。   5.2 每组试样的纤维体积含量以各个视野中观测面积内测定结果的平均值及标准误差和离  散系数为试验结果。   5.2.1 纤维体积含量的平均值按式(2)计算：                                       n                                       ?Vfi                                    -   i=1                                    Vf=-------…………………………………………(2)                                         n         -   式中：Vf——纤维体积含量的平均值，%；         n——视野个数。   5.2.3 纤维体积含量的标准误差S(%)按式(3)计算：                                       n      -                                       ?(Vfi-Vf)[2]                                       i=1                                    S=--------------- ………………………………(3)                                           n-1   5.2.4 纤维体积含量的离散系数CV(%)按式(4)计算：                                         S                                    Cv=-----×100 ……………………………………(4)                                         -                                         Vf   6 试验报告     试验报告应包括以下内容：   a?试验项目名称；   b?样品名称、批号和来源；   c?试验方法标准；   d?试验结果;   e?试验人员、日期及其他。                            ______________         附加说明：        本标准由中华人民共和国航空工业部提出，由全国塑料标准化技术委员会纤维增强  塑料分会归口。        本标准由航空材料研究所负责起草。        本标准主要起草人张锡昌、居筱曼。