[发明专利]长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法

说明书

本发明公开了一种长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法，包括：确定复合材料制件于厚度方向的纤维层分布及其位置；以切片机于所述复合材料制件的各纤维层分别切片取样；获取各切片样本于扫描电镜下的纤维取向分布图；于所述纤维取向分布图中测量各纤维的取向角，根据所述取向角将所述纤维分组归类于不同的夹角区间；统计各夹角区间的纤维数与其于对应的切片样本的总纤维数中的占比，得到各纤维层的纤维取向分布结果。该长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法可于复合材料制件的各目标区域进行准确取样，并实现对纤维取向排布的定量分析。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体地来说，是一种长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法。

背景技术

长纤维增强热塑性复合材料(Long Fiber reinforced Thermoplastics，简称LFT)，是由长纤维与热塑性树脂组成的复合材料。长纤维可赋于基材树脂协同的机械性能，如同时具有高模量、高强度、高韧性等，使LFT的应用范围日益增加。

目前，长纤维增强热塑性复合材料的纤维取向尚未形成标准规范的测试方法。现有的多数研究，多于复合材料制件的某一平面随机截取若干薄片进行观察测试，无法准确反映制件不同区域位置的纤维排布，使测试结果准确率低。此外，由于存在量化困难，现有研究多数仅进行定性观察，缺乏定量分析。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法，可于复合材料制件的各目标区域进行准确取样，并实现对纤维取向排布的定量分析。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种长纤维增强热塑性复合材料纤维取向的测试方法，包括：

确定复合材料制件于厚度方向的纤维层分布及其位置；

以切片机于所述复合材料制件的各纤维层分别切片取样；

获取各切片样本于扫描电镜下的纤维取向分布图；

于所述纤维取向分布图中测量各纤维的取向角，根据所述取向角将所述纤维分组归类于不同的夹角区间；

统计各夹角区间的纤维数与其于对应的切片样本的总纤维数中的占比，得到各纤维层的纤维取向分布结果。

作为上述技术方案的改进，“确定复合材料制件于厚度方向的纤维层分布与各层位置”包括：

沿厚度方向贯穿所述复合材料制件而截取观察样片；

打磨抛光所述观察样片的观察断面；

于扫描电镜下观察所述观察断面以确定纤维层分布与各层位置。

作为上述技术方案的进一步改进，所述观察断面同时平行于所述复合材料之间的厚度方向与注射方向。

作为上述技术方案的进一步改进，所述观察断面由目数依次递增的多个砂纸依次打磨抛光。

作为上述技术方案的进一步改进，“获取各切片样本于扫描电镜下的纤维取向分布图”包括：

打磨抛光各切片样本的测定断面，所述测定断面与所述复合材料制件的厚度方向垂直；

利用扫描电镜观察并拍摄所述测定断面的纤维排布而得到纤维取向分布图。

作为上述技术方案的进一步改进，所述测定断面由目数依次递增的多个砂纸依次打磨抛光。

作为上述技术方案的进一步改进，“于所述纤维取向分布图中测量各纤维的取向角”包括：

以所述复合材料制件的注射方向所在直线为基准线；

以同一纤维的两端点之间的连接线段作为所述纤维的取向线；