[发明专利]测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法

权利要求书

1、测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：它的具体步骤为：

步骤A、截取与待测纤维束轴向垂直的碳碳复合材料，并进行逐级均匀减薄和抛光处理，得到待测碳碳复合材料的样品；

步骤B、将待测碳碳复合材料的样品固定在水平位移样品台的支撑狭缝上，调整施压探针位于待测纤维束正上方，并均处于支撑狭缝的中心位置；

步骤C、通过顶出系统对待测纤维束施加轴向压力，使受压待测纤维束端部与周围基体间逐渐发生界面脱粘，并且在受压待测纤维束脱离基体过程中记录纤维束被顶出的载荷与位移之间关系以及待测纤维束被顶出的最大力值f；

步骤D、通过待测纤维束顶出的最大力值和顶出纤维束的侧面积获得纤维束和基体间界面的剪切强度值τ；

步骤E、重复步骤A至步骤D得到测试试样的n个纤维束和基体间界面的剪切强度值τ_i、纤维束和基体间界面的剪切强度的平均值τ、标准偏差S和分散系数Cv，其中n表示自然数。

2、根据权利要求1所述测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤A中所述的待测碳碳复合材料的厚度为2.8～3.2mm。

3、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤A中所述的逐级均匀减薄和抛光处理的具体步骤为：分别采用300#、500#、800#、1500#、2000#目数的金相砂纸对截取的碳碳复合材料进行逐级均匀减薄，保持试样厚度均匀并达到2.30～2.40mm，然后采用颗粒粒度小于5×10^-3mm的金刚砂或三氧化铬作为抛光剂，经过抛光处理，用酒精棉擦拭试样表面除去抛光污垢。

4、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：所述的显微观察和CCD摄像系统采用放大倍数为20倍的广角显微镜。

5、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤B中所述的水平位移样品台的水平方向的调节范围为0～15mm。

6、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤B中所述的支撑狭缝宽度为1.5mm。

7、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：在进行步骤B和步骤C之间增加了初始化的步骤，打开载荷和位移传感系统、显微观察和CCD摄像系统、微机控制及显示系统并清零，对显微观察和CCD摄像系统进行聚焦处理，调整施压探针在水平位移样品台的顶出位置，使显微观察和CCD摄像系统在视场内目镜中两条相互垂直线的交点与施压探针顶出位置的中心重合。

8、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤C中所述的待测纤维束顶出力值的范围为0～100N。

9、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤E中所述的获得的待测纤维束和基体间界面的剪切强度τ的公式为：

τ=fs=flh]]>

其中f为待测纤维束被顶出的最大力值，s为被顶出纤维束的侧面积，l为顶出后样品孔洞的边长，h为待测碳/碳复合材料样品的厚度。

10、根据权利要求1所述的测试碳纤维增强碳材料的纤维束和基体间界面强度的方法，其特征在于：步骤E中所述的获得纤维束和基体间界面的剪切强度的平均值τ、标准偏差S和分散系数Cv的公式为：

τ‾=Σi=1nτi/n]]>

S=1nΣi=1n(τi-τ‾)2]]>

Cv=Sτ‾]]>

其中τ为待测纤维束和基体间界面剪切强度平均值，单位为MPa；τ_i为待测纤维束和基体间界面剪切强度数据值，单位为MPa；n为待测纤维束和基体间界面剪切强度数据值的样本数；S为待测样品的n个纤维束和基体间界面强度数据值的标准偏差，单位为MPa；Cv为分散系数值。