蘇州費馬科儀自動化技術有限公司
碳纖維板金相制備方案
檢測樣品：碳纖維
檢測項目：截面碳纖維直徑
方案概述：碳纖維板是一種以碳纖維為增強材料，環(huán)氧樹脂為基體材料，通過擠壓與加熱固化處理形成的新型復合加固材料。碳纖維提供高強度和剛度，而樹脂則填充碳纖維之間的空隙，提供保護并固定碳纖維。碳纖維板的密度僅為鋼材的五分之一，但抗拉強度卻超過3500MPa是鋼材的數倍；能夠有效抵御酸堿鹽等化學物質的侵蝕，適用于化工、海洋工程等領域。
1.樣品信息及檢測要求
樣品描述：碳纖維板
碳纖維板是一種以碳纖維為增強材料，環(huán)氧樹脂為基體材料，通過擠壓與加熱固化處理形成的新型復合加固材料。碳纖維提供高強度和剛度，而樹脂則填充碳纖維之間的空隙，提供保護并固定碳纖維。
碳纖維板的密度僅為鋼材的五分之一，但抗拉強度卻超過3500MPa是鋼材的數倍；能夠有效抵御酸堿鹽等化學物質的侵蝕，適用于化工、海洋工程等領域。
具備高模量，抗變形能力強；能夠承受重復載荷而不易疲勞損壞，適用于長期使用的機械部件。
圖1.1樣品宏觀圖
檢測要求：
觀測截面碳纖維的直徑。
檢測流程：
切割→鑲嵌→研磨→拋光→顯微觀察及分析
2 樣品制備
2.1切割
切割原則：
精確取樣，獲得高質量檢測區(qū)域；本次選擇合適的切割機，適用的切割片、穩(wěn)定的夾具、充足的切削液，設置合理的切削參數進行取樣，使樣品表面損傷降到很低。樣品夾持方式與切割效果見下圖。
設 備: 手自一體精密切割機Fcut 230E
切 割 片: 金剛石切割片（Φ200mm）
夾 具: 快速夾具/垂直夾具
切割參數： 自動模式，切割片轉速：2800rpm
切割速度0.3mm/s
圖2.1.1 手自一體精密切割機Fcut 230E
圖2.1.2 樣品夾持
圖2.1.3 切割效果
2.2 鑲嵌
設 備： Fpress 30UV
樹 脂： UV201H
鑲樣尺寸： φ30 mm
固化時間： 1-2min
鑲嵌原則：Fpress 30UV光固化機，樣品放置其中，簡單的操作步驟就可實現快速制樣，提升制樣效率，搭配環(huán)保UV樹脂(UV201H)提升安全性，響應環(huán)保要求，實現健康，高效制樣。
冷鑲嵌流程：
1.選擇合適的保UV樹脂后，將樣品置于模具中心，接著澆注樹脂至覆蓋整個試樣且具有足夠的高度；
2.將試樣放置至Fpress 30UV光固化機中，在60-120S極短時間內快速高效固化鑲嵌試樣即可凝固。
圖2.2.1 光固化鑲嵌機Fpress 30UV
圖2.2.2 鑲嵌效果
2.3 磨拋
采用FEMA自研的全自動磨拋機Fpol 252A auto和磨拋輔材，經過下表的磨拋工序后，得到平整、光亮、無劃痕的觀察面。
設 備: 全自動磨拋機 Fpol 252AC auto
磨盤直徑: 254mm（10寸）
試樣夾具: φ30mm*6
圖2.3.1 全自動磨拋機 Fpol 252AC auto
表1.磨拋參數表
3觀察與分析
3.1 觀察原則
金相顯微鏡BM100G
用明場、暗場、偏光等不同觀察模式，可以明確區(qū)分樣品的缺陷與正常組織，并在拍攝倍率下的金相圖片。
設 備：研究級正置金相顯微鏡 BM100G
觀察方式：明場、暗場、偏光
放大倍率：50X、100X、200X、500X、1000X
成像系統(tǒng)：2000萬像素高清相機
圖像軟件：專業(yè)圖像處理測量軟件
3.2 金相圖片
采用明場觀察，可以看到試樣磨拋面時平整無劃痕。
圖3.2.1 試樣明場200倍
圖3.2.1 試樣明場500倍
圖3.2.1 試樣明場1000倍
4 小結
1.碳纖維板強度韌性較高，使用精密性切割機的脈沖模式搭配金剛石切割片可以盡可能的減少纖維的破碎，能達到一個很好的切割效果；
2.采用Fpress 30UV光固化機鑲嵌試樣，簡單的操作步驟就可實現快速制樣，搭配環(huán)保UV樹脂(UV201H)提升安全性，響應環(huán)保要求，實現健康，高效制樣；
3.在研磨階段若破碎過多，可增加一道4000目砂紙研磨，力道較第 一道適當減少；
4.碳纖維樣品磨拋難點為纖維以破碎、難磨平，纖維與基材硬度差距大，易浮凸，因此采用較硬且平整的拋光布DUR搭配1μm金剛石在合適力道下拋光20min，充分去除碳纖維的破碎層。
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