碳纤维板金相制备方案

1 样品信息及检测要求

样品描述：碳纤维板

碳纤维板是一种以碳纤维为增强材料，环氧树脂为基体材料，通过挤压与加热固化处理形成的新型复合加固材料。碳纤维提供高强度和刚度，而树脂则填充碳纤维之间的空隙，提供保护并固定碳纤维。

碳纤维板的密度仅为钢材的五分之一，但抗拉强度却超过3500MPa是钢材的数倍；能够有效抵御酸碱盐等化学物质的侵蚀，适用于化工、海洋工程等领域。具备高模量，抗变形能力强；能够承受重复载荷而不易疲劳损坏，适用于长期使用的机械部件。

检测要求：

观测截面碳纤维的直径。

检测流程：

切割→镶嵌→研磨→抛光→显微观察及分析

2 样品制备

2.1切割

切割原则：

精确取样，获得高质量检测区域；本次选择合适的切割机，适用的切割片、稳定的夹具、充足的切削液，设置合理的切削参数进行取样，使样品表面损伤降到最 低。样品夹持方式与切割效果见下图。

设    备:  手自一体精密切割机Fcut 230E

切 割 片:  金刚石切割片（Φ200mm）

夹    具:  快速夹具/垂直夹具

切割参数： 自动模式，切割片转速：2800rpm

 切割速度0.3mm/s

图2.1.1 手自一体精密切割机Fcut 230E

图2.1.2 样品夹持

图2.1.3 切割效果

2.2 镶嵌

设    备：  Fpress 30UV

树    脂：  UV201H

镶样尺寸：  φ30 mm

固化时间：  1-2min

镶嵌原则：Fpress 30UV光固化机，样品放置其中，简单的操作步骤就可实现快速制样，提升制样效率，搭配环保UV树脂(UV201H)提升安全性，响应环保要求，实现健康，高效，完美制样。

冷镶嵌流程：

1.选择合适的保UV树脂后，将样品置于模具中心，接着浇注树脂至覆盖整个试样且具有足够的高度；

2.将试样放置至Fpress 30UV光固化机中，在60-120S极短时间内快速高效固化镶嵌试样即可完全凝固。

图2.2.1 光固化镶嵌机Fpress 30UV

图2.2.2 镶嵌效果

2.3 磨抛

采用FEMA自研的全自动磨抛机Fpol 252A auto和磨抛辅材，经过下表的磨抛工序后，得到平整、光亮、无划痕的观察面。

设    备: 全自动磨抛机 Fpol 252AC auto

磨盘直径: 254mm（10寸）

试样夹具: φ30mm*6

图2.3.1 全自动磨抛机 Fpol 252AC auto

表1.磨抛参数表

3观察与分析

3.1 观察原则

金相显微镜BM100G

用明场、暗场、偏光等不同观察模式，可以明确区分样品的缺陷与正常组织，并在拍摄倍率下的金相图片。

设    备：研究级正置金相显微镜 BM100G

观察方式：明场、暗场、偏光

放大倍率：50X、100X、200X、500X、1000X

成像系统：2000万像素高清相机

图像软件：专业图像处理测量软件

3.2 金相图片

采用明场观察，可以看到试样磨抛面时平整无划痕。

图3.2.1 试样明场200倍

图3.2.1 试样明场500倍

图3.2.1 试样明场1000倍

4 小结

1.碳纤维板强度韧性较高，使用精密性切割机的脉冲模式搭配金刚石切割片可以尽可能的减少纤维的破碎，能达到一个最完美的切割效果；

2.采用Fpress 30UV光固化机镶嵌试样，简单的操作步骤就可实现快速制样，搭配环保UV树脂(UV201H)提升安全性，响应环保要求，实现健康，高效，完美制样；

3.在研磨阶段若破碎过多，可增加一道4000目砂纸研磨，力道较第 一道适当减少；

4.碳纤维样品磨抛难点为纤维以破碎、难磨平，纤维与基材硬度差距大，易浮凸，因此采用较硬且平整的抛光布DUR搭配1μm金刚石在合适力道下抛光20min，充分去除碳纤维的破碎层。