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碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法
时间：2020-07-27来源：泰鼎恒业浏览次数：
碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法
Carbon fiber reinforced plastics—Determination of void
content and fiber volume content
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前言
本标准同时代替GB/T3365-1982《碳纤维增强塑料孔隙含量检验方法（显微镜法）》和GB/T3366一1996《碳纤维增强塑料纤维体积含量试验方法》。
本标准与GB/T3365—1982和GB/T3366-1996相比主要变化如下∶
——将GB/T3365—1982和GB/T3366—1996合并为一个标准；
——增加规范性引用文件（见第2章）；
——修改孔隙含量试验原理（GB/T3365—1982中的第1章，本标准的3.1）；
——对超声波清洗器试验设备不做要求（GB/T3365—1982中的3.1.4.本标准的6.2.3）;
——增加试验环境条件内容（见第 7章）。
本标准由中国建筑材料联合会提出。
本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口。
本标准起草单位∶北京玻钢院复合材料有限公司、北京航空材料研究院。
本标准主要起草人∶张海雁、沙金伟、王璇、聂磊、陈新文。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为∶
——GB 3365—1982;
——GB 3366—1982、GB/T3366—1996。
本标准与GB/T3365—1982和GB/T3366-1996相比主要变化如下∶
——将GB/T3365—1982和GB/T3366—1996合并为一个标准；
——增加规范性引用文件（见第2章）；
——修改孔隙含量试验原理（GB/T3365—1982中的第1章，本标准的3.1）；
——对超声波清洗器试验设备不做要求（GB/T3365—1982中的3.1.4.本标准的6.2.3）;
——增加试验环境条件内容（见第 7章）。
本标准由中国建筑材料联合会提出。
本标准由全国纤维增强塑料标准化技术委员会归口。
本标准起草单位∶北京玻钢院复合材料有限公司、北京航空材料研究院。
本标准主要起草人∶张海雁、沙金伟、王璇、聂磊、陈新文。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为∶
——GB 3365—1982;
——GB 3366—1982、GB/T3366—1996。
碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法
1 范围本标准规定了测定碳纤维增强型塑料孔隙含量和纤维体积含量的原理、试验材料、试验设备、试样、试验条件、试验步骤、计算、试验结果以及试验报告等。
本标准适用于测定单、正交及多向铺层的碳纤维增强塑料的孔隙含量、纤维体积含量。芳纶和玻璃纤维增强塑料也可参照采用。但不适用于织物增强塑料的纤维体积含量的测定。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准成协议的各方研究是否可使用这些文件中最新版本，凡是不注日期的引用文件，其新版本适用于本标准。
GB/T 1446 纤维增强塑料性能试验方法总则
3 原理
3.1 孔隙含量试验原理
在碳纤维增强塑料上，通过光学显微镜、图像分析仪或透明方格纸在试样整个截面上测定孔隙总面积与试样截面面积的百分比.即为该试样的孔隙含量。
3.2 纤维体积含量试验原理
在碳纤维增强塑料上，通过图像分析仪或光学显微镜测定观测面内纤维所占面积与观测面积的百分比，即为该试样纤维体积含量。
4 试验材料
4.1 包埋材料.
4.2 水磨砂纸，选用No.320、No.400、No.600、No.800。
4.3 抛光织物，选用丝绒、呢绒。
4.4 抛光膏.选用 W0.5或 W1人造金刚石抛光膏。
4.5 照相器材。
4.6 计数用的透明方格胶片。
5 试验设备
5.1 孔隙含量试验设备
5.1.1 反射显微镜.附有目镜网格、测微尺等附件。
5.1.2 图像分析仪。
5.1.3磨片、抛光设备。
5.2 纤维体积含量试验设备
5.2.1 图像分析仪，具有定量测量分析软件（颗粒面积，面积百分比）和数据处理系统。
5.2.2 金相显微镜，能放大到1200倍以上。
5.2.3计数器。
5.2.4求积仪。
5.2.5磨片，抛光设备。
6试样
6.1取样
6.1.1 单向铺层试样，沿垂直于纤维轴向的横截面取样.长为20mm、宽为10mm、高为试样厚度。孔隙含量试验每组试样不少于5个，纤维体积含量试验每组试样不少于3个。
6.1.2 正交及多向铺层试样，沿垂直于纤维轴向的横截面上至少各取3个横截面长为20mm、宽为10 mm、高为试样厚度的试样。
6.1.3 试样在切取过程中应防止产生分层、开裂等现象。
6.2 制样
6.2.1 测量试样
测定孔隙含量时应先测量试样横截面的长度和宽度，精确至0.01 mm。
6.2.2 包埋试样
将试样用包埋材料包埋。
6.2.3磨平和抛光试样
将包埋好的试样在磨片机上依次用由粗到细的水磨砂纸在流动水下湿磨.然后在地光机上用适当的抛光织物和抛光膏抛光，直至试样截面形貌在显微镜下清晰可见为止。
磨平、抛光过程中，每更换一次砂纸都应将试样彻底清洗干净。如有抛光膏堵塞孔隙现象，可用超声波清洗器清洗试样。
7 试验条件
试验环境条件按GB/T1446的规定。
8试验步骤
8.1 孔隙含量试验
8.1.1显微镜标尺测定法
8.1.1.1将制备好的试样置于反射显微镜的载物台上。
8.1.1.2 在100倍放大倍数下迅速观察试样整个截面、调整放大倍数.使绝大部分孔隙面积大于1/4 格。
8.1.1.3 记录落在孔隙上的格子数目.以1/4格为最小计数单位。大于1/4格的记作1/2格；大于1/2格的记作3/4格；大于3/4格的记作1格。目镜网格每格面积要在选定的放大倍数下以测微尺进行标定。
8.1.2图像分析仪法
8.1.2.1 可采用试样及显微照片两种方式在图像分析仪上测定孔隙含量。
8.1.2.2 将制备好的试样置于图像分析仪的载物台上。
8.1.2.3 调节图像分析仪的放大倍数，能清晰观测试样截面。可摄取试样照片或直接测定试样整个截面上孔隙绝对面积或孔隙面积与试样截面面积的百分比数值并记录试验结果。
8.1.3放大方格计数法
8.1.3.1将制备好的试样置于显微镜的载物台上。
8.1.3.2 调节显微镜的放大倍数，摄取放大10倍显微镜照片并在照片上覆盖透明方格纸或透明毫米纸。8.1.3.3 记录落在孔隙上的格子数，计数同8.1.1.3。透明方格纸的方格面积要事先进行标定。
8.2 纤维体积含量试验
8.2.1 图像分析仪法
8.2.1.1 将制备好的试样置于图像分析仪的载物台上。
8.2.1.2 调节观测面亮度及聚焦平面以获得清晰的纤维截面形貌。观测面内不得有空隙。
8.2.1.3 调节图像分析仪的放大倍数到500倍以上，并能清晰区分单根纤维。
8.2.1.4 测定纤维所占面积与观测面积的百分比数值并记录试验结果，每个试样不少于3个视野。
8.2.2 显微镜法
8.2.2.1将制备好的试样置于金相显微镜的载物台上。
8.2.2.2 在200倍放大倍数下每个试样摄取3个观测面的照片各一张，用来测定各观测面积及其内的纤维根数。观测面内不得有孔隙。
8.2.2.3 在1200倍（或大于1200倍）放大倍数下摄取显微照片一张.用来测定纤维的平均截面积。
8.2.2.4 在按8.2.2.2摄得的照片上用求积仪或其他方法求得25根纤维的平均截面积。如纤维为圆形截面，可测量直径来计算截面积。
9 计算
9.1 孔隙含量的计算
9.1.1 显微镜标尺测定法、图像分析仪法或放大方格计数法均应求出每个试样被测面积内的孔隙个数，孔隙面积的最大值和最小值，孔隙的总面积和孔隙含量。
9.1.2 孔隙含量按式（1）计算∶
............(1)式中:
X——孔隙含量，%；
Nv——试样孔隙所占格子数;
Ag——每格面积，单位为平方毫米（mm²）;
A——试样截面面积，单位为平方毫米（mm²）。
9.2 纤维体积含量的计算
9.2.1 图像分析仪法的纤维体积含量按式（2）计算∶
.........（2）式中∶
Vf——纤维体积含量，%∶
Vfi——第i个观测面内纤维体积含量，%；
n——试样观测面个数。
9.2.2 显微镜法的纤维体积含量按式（3）计算∶
式中∶
Vf——每个观测面内的纤维体积含量，%;
N——观测面内的纤维根数;
Af——单根纤维的平均截面积，单位为平方微米（μm²）;
A——观测面积，单位为平方微米（μm²）。
10试验结果
孔隙含量和纤维体积含量的算术平均值、标准差和离散系数按GB/T1446的规定。
11 试验报告
试验报告的内容应包括以下各项全部或部分∶
a）试验项目名称及执行标准号；
b）试样来源及制备情况，材料规格和牌号;
c）试样编号和外观质量;
d）试验选用的测试方法;
e）试验设备;
f）试验环境条件;
g）试验结果包括每个试样的孔隙含量值、纤维体积含量值，每组试样的算术平均值、标准误差和离散系数;
h）根据需要，提供孔隙分布图及形貌说明;
i）试验人员、日期及其他。
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