碳纤维复合材料孔隙率及其检测方法_李建国

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1、第4期20纤维复合材料No.42012年12月FIBERCOMPOSITESDec．，2012碳纤维复合材料孔隙率及其检测方法李建国(哈尔滨玻璃钢研究院，哈尔滨150036)摘要本文分析了碳纤维复合材料孔隙形成的原因，指出孔隙的定量指标孔隙率及其两种定义方法即面积孔隙率和体积孔隙率，分别阐述了孔隙对碳纤维复合材料剪切性能和弯曲性能的影响程度，同时介绍了密度测量法、吸水测量法、显微照相法三种破坏性检测法和射线检测法、超声衰减法、导波法、超声声阻抗法、极角背反射法五种无损检测法，简述两类孔隙率的检测方法的基本原理，并对两类方法进行了比较分析。关键

2、词孔隙率;碳纤维复合材料;破坏性检测;无损检测;密度测量法;吸水测量法;显微照相法;射线检测法CarbonFiberCompositeVoidsandTestingMethodsLIJianguo(HarbinFRPInstitute，Harbin150036，China)ABSTRACTInthispaper，theformationreasonsforthecarbonfibercompositevoidswereanalyzed．thedefinitionsofareaandvolumeporosityforquantitativepo

3、rosityandporositywerereferred．Theeffectsvoidontheshearandflexuralprop-ertiesofcarboncompositesweresummarized．Atthesametimeitisintroducedthatthedensitymeasurement，thedrinkmeasurement，micrographymeasurementthreeofkindsdestructivetestandradialmeasurement，ultrasonicattenuationm

4、easurement，theguidedwavemeasurement，theultrasoundimpedancemeasurement，polarAnglebackreflectionmeas-urementfivekindsofnondestructivetest，thispaperdescribesthetwokindsofporosityofthebasicprincipleofdetectionmethod，andthetwokindsofmethodsareanalyzedcomparably．KEYWORDSvoidconte

5、nt;carbon－fiberreinforcedcomposite;destructiveevaluation;nondestructiveevaluation;densi-tymeasurement;drinkmeasurement;micrographymeasurement;radialmeasurement1引言2孔隙形成原因其及孔隙率的定义碳纤维复合材料是指把碳纤维作为增强相，与2．1孔隙形成原因完全无孔隙的复合材料是没有的。在生产过程基体材料合理地进行复合而制得的一种材料。其主中，碳纤维复合材料中的孔隙有两种基本类型:第一要优点

6、在于材料的轻质高强和轻质高模的特性，这是沿纤维方向形成的孔隙，呈圆形或被拉成与纤维种特性通常用比强度和比刚度来表示的。比强度是平行的椭圆形;孔隙的直径与纤维的间距有关系，典强度与密度的比值，比刚度是弹性模量与密度的比型的范围为5～20um;第二是沿层间以及树脂富集值。这两个比值越大可以说明材料特性越优良。例区内凹坑处形成的形状较为规则的孔隙。一般情如碳纤维环氧树脂复合材料在比强度、比刚度方面况，产生孔隙有两个主要原因:第一，在生产过程中明显的优于传统的航空材料铝合金、钦合金，成为航纤维未被树脂完全浸润透，造成空气滞留在材料内部，特别是对纤维排

7、列密集和树脂粘度大的材料系空工业的新宠。碳纤维复合材料的优良特性使其在统，更容易形成孔隙。第二，树脂在固化过程中产生航空、航天等领域得到了广泛的应用。挥发物，由于挥发物挥发而在复合材料中形成了孔碳纤维复合材料尽管有许多优良的特性，然而隙。这些挥发物可能是残余的溶剂、化学反应的产保证材料质量，检测材料缺陷，是其得以正确、安全物或者是树脂中低分子量成分。孔隙含量的多少和应用的前提。碳纤维复合材料的缺陷种类有很多，分布情况取决于碳纤维的体积含量和碳纤维的分布孔隙是复合材料中最为常见、最为重要的缺陷之一。状况、环氧树脂的性能以及生产过程中如温度、压4

8、期李建国:碳纤维复合材料孔隙率及其检测方法21［1］力、时间等工艺条件。如纵、横向拉伸强度、弯曲强度、模量、抗压强度、疲2．2孔隙率的定义劳极限等均受到孔隙率的影响