碳纖維片材檢測

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碳纖維片材檢測項目詳解

1. 物理性能檢測

• 厚度與密度

  • 目的：確保材料符合設計規格，密度影響強度與重量比。
  • 方法：千分尺測量厚度，排水法（ASTM D792）測密度。
  • 設備：千分尺、電子天平、密度測定儀。

• 尺寸穩定性

  • 測試：高溫或濕熱環境下的形變率（如80℃/95%濕度處理24小時）。
  • 標準：ISO 175（塑料濕熱穩定性測試）。

2. 力學性能檢測

• 拉伸性能

  • 參數：拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率。
  • 標準：ASTM D3039（復合材料拉伸測試）。
  • 設備：萬能材料試驗機。

• 彎曲性能

  • 測試：三點彎曲法測定彎曲強度與模量（ASTM D790）。
  • 意義：評估材料抗彎折能力。

• 層間剪切強度（ILSS）

  • 方法：短梁剪切法（ASTM D2344）。
  • 重要性：反映纖維與樹脂界面結合強度。

• 壓縮強度

  • 標準：ASTM D6641（復合材料的壓縮性能）。

3. 化學性能檢測

• 樹脂含量

  • 方法：高溫煅燒法（ASTM D3171），計算樹脂與纖維質量比。
  • 影響：樹脂過多可能降低強度，過少則導致孔隙。

• 固化度

  • 測試：差示掃描量熱法（DSC）測定未固化樹脂比例。
  • 標準：ISO 11357（熱分析技術）。

• 揮發物含量

  • 方法：烘箱加熱稱重法（ASTM D2734），控制制造過程中的揮發殘留。

4. 表面與內部缺陷檢測

• 目視與顯微檢查

  • 項目：裂紋、氣泡、劃痕、纖維排列不均。
  • 設備：光學顯微鏡、電子掃描顯微鏡（SEM）。

• 孔隙率

  • 方法：金相切片法或超聲波成像（ASTM E2662）。
  • 允許范圍：航空航天領域通常要求＜2%。

5. 耐久性測試

• 耐高溫性

  • 測試：熱重分析（TGA）評估材料分解溫度（ASTM E1131）。
  • 應用：發動機部件需耐受300℃以上高溫。

• 耐腐蝕性

  • 方法：鹽霧試驗（ASTM B117）或酸堿浸泡實驗。

• 疲勞測試

  • 標準：ASTM D3479（復合材料拉-拉疲勞測試）。
  • 意義：模擬長期交變載荷下的性能衰減。

6. 無損檢測（NDT）

• 超聲波檢測
  • 用途：檢測內部分層、空洞（ASTM E2580）。
• X射線檢測
  • 優勢：定位纖維斷裂或樹脂分布不均。
• 紅外熱成像
  • 應用：快速篩查表面及近表面缺陷。

7. 特殊性能檢測（按需）

• 熱膨脹系數（CTE）
  • 標準：ASTM E831（熱機械分析）。
• 導電性
  • 測試：四探針法測量表面電阻率（ASTM D257）。
• 纖維取向一致性
  • 方法：X射線衍射（XRD）或顯微CT掃描。

檢測標準與設備

• 標準：ISO、ASTM、JIS等提供測試方法依據。
• 關鍵設備：萬能試驗機、SEM、DSC、超聲波探傷儀等。

結論

碳纖維片材的檢測需覆蓋物理、力學、化學及耐久性等多維度，結合破壞性與無損檢測手段。隨著技術進步，自動化檢測（如AI圖像識別缺陷）將提升效率與精度。嚴格的檢測流程是保障材料在高端領域安全應用的核心。

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