纖維增強材料制備

碳纖維增強復合材料金相制備

纖維增強塑料一般是指由玻璃纖維、碳纖維、硼纖維作為增強材料，以不飽和聚酯，環氧樹脂與酚醛樹脂為基體的復合材料。其具有密度小，強度高，耐化學腐蝕，電絕緣性能優異，加工性能好等特點，廣泛用于航空航天、船舶、化工、電子、汽車制造、建筑工程等行業。但玻璃纖維、碳纖維具有高強度低伸長，易彎曲脆斷，而基體材料塑性高易磨削，這給樣品制備帶來很大的困難。本文以碳纖維增強樹脂為例進行樣品制備。

制備方案    
材 料 類 型:   碳纖維增強復合材料
制 備 目 的:   觀察碳纖維形貌、分布

切割階段，因導熱性約為金屬材料的1/100，并含有硬質點的改性氧化物填料等原因造成散熱條件差，產生的熱與碎屑不易被帶走。若選用砂輪片切割，因切割片厚度造成的切口損失較大，產生的熱量會使樹脂融化粘接在砂輪片表面，造成切割困難。若用大顆粒的金剛石切割片進行切割又會造成纖維脆性破碎嚴重，給后續磨拋帶來困難。

鑲嵌階段，若基體樹脂材料受熱不軟化不變形，可選用熱壓鑲嵌法進行鑲嵌；若不清楚基體材料的熱性能參數，真空環氧樹脂鑲嵌無疑是更為明智的選擇，樹脂可選擇MounTecEpox6此款樹脂粘度低流動性好，收縮率極低，2小時左右即可固化。
使用大粒號的砂紙在去除損傷的同時會造成新的損傷，因碳化硅顆粒較鋒利，纖維在承受剪切力時易脆斷，即使長時間研磨也無法得到平整無損傷的表面，如圖1所示，使用兩張P400研磨8分鐘后，纖維表面破碎情況未有任何改觀。因此建議P400砂紙研磨兩分鐘，將切割造成的樹脂損傷去掉即可。

Kempad Perforated是多孔的硬質無紡布，配合使用9μm金剛石懸浮液，可在保持較高去除速率的同時保護碳纖維不被損傷破碎，需要增加拋光時間至約10分鐘直到將損傷全部去除，如圖2所示為拋光10分鐘后纖維形貌。接著用編織的ZetaSatin 拋光布配合3μm拋光液拋光4~6分鐘將9μm懸浮液產生的劃痕進一步去除（圖3），最終使用人工合成多孔橡膠ChemoPad2000拋光布配合0.05μm氧化鋁懸浮液，可得到無劃痕，纖維形貌保持良好的最終表面（圖4）。