[發明專利]測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法

無效

• 申請號: 200910071313.5
• 申請日: 2009-01-21
• 公開（公告）號: CN101477009A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 黃玉東;景介輝;劉麗;宋元軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/14
• 分類號: G01N3/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 劉同恩

1、測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：它的具體步驟為：

步驟A、截取與待測纖維束軸向垂直的碳碳復合材料，并進行逐級均勻減薄和拋光處理，得到待測碳碳復合材料的樣品；

步驟B、將待測碳碳復合材料的樣品固定在水平位移樣品臺的支撐狹縫上，調整施壓探針位于待測纖維束正上方，并均處于支撐狹縫的中心位置；

步驟C、通過頂出系統對待測纖維束施加軸向壓力，使受壓待測纖維束端部與周圍基體間逐漸發生界面脫粘，并且在受壓待測纖維束脫離基體過程中記錄纖維束被頂出的載荷與位移之間關系以及待測纖維束被頂出的最大力值f；

步驟D、通過待測纖維束頂出的最大力值和頂出纖維束的側面積獲得纖維束和基體間界面的剪切強度值τ；

步驟E、重復步驟A至步驟D得到測試試樣的n個纖維束和基體間界面的剪切強度值τ_i、纖維束和基體間界面的剪切強度的平均值τ、標準偏差S和分散系數Cv，其中n表示自然數。

2、根據權利要求1所述測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟A中所述的待測碳碳復合材料的厚度為2.8～3.2mm。

3、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟A中所述的逐級均勻減薄和拋光處理的具體步驟為：分別采用300#、500#、800#、1500#、2000#目數的金相砂紙對截取的碳碳復合材料進行逐級均勻減薄，保持試樣厚度均勻并達到2.30～2.40mm，然后采用顆粒粒度小于5×10^-3mm的金剛砂或三氧化鉻作為拋光劑，經過拋光處理，用酒精棉擦拭試樣表面除去拋光污垢。

4、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：所述的顯微觀察和CCD攝像系統采用放大倍數為20倍的廣角顯微鏡。

5、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟B中所述的水平位移樣品臺的水平方向的調節范圍為0～15mm。

6、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟B中所述的支撐狹縫寬度為1.5mm。

7、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：在進行步驟B和步驟C之間增加了初始化的步驟，打開載荷和位移傳感系統、顯微觀察和CCD攝像系統、微機控制及顯示系統并清零，對顯微觀察和CCD攝像系統進行聚焦處理，調整施壓探針在水平位移樣品臺的頂出位置，使顯微觀察和CCD攝像系統在視場內目鏡中兩條相互垂直線的交點與施壓探針頂出位置的中心重合。

8、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟C中所述的待測纖維束頂出力值的范圍為0～100N。

9、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟E中所述的獲得的待測纖維束和基體間界面的剪切強度τ的公式為：

τ=fs=flh]]>

其中f為待測纖維束被頂出的最大力值，s為被頂出纖維束的側面積，l為頂出后樣品孔洞的邊長，h為待測碳/碳復合材料樣品的厚度。

10、根據權利要求1所述的測試碳纖維增強碳材料的纖維束和基體間界面強度的方法，其特征在于：步驟E中所述的獲得纖維束和基體間界面的剪切強度的平均值τ、標準偏差S和分散系數Cv的公式為：

τ‾=Σi=1nτi/n]]>

S=1nΣi=1n(τi-τ‾)2]]>

Cv=Sτ‾]]>

其中τ為待測纖維束和基體間界面剪切強度平均值，單位為MPa；τ_i為待測纖維束和基體間界面剪切強度數據值，單位為MPa；n為待測纖維束和基體間界面剪切強度數據值的樣本數；S為待測樣品的n個纖維束和基體間界面強度數據值的標準偏差，單位為MPa；Cv為分散系數值。