[发明专利]适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备及测试方法

权利要求书

1.一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以碳纤维束或碳纤维棒作为待测样品，将待测样品两端用于与辅助夹持工装配合的区域作为夹持段，对所述夹持段进行处理，得到柱锥状夹持段；待测样品每一端的柱锥状夹持段包括圆柱段和圆锥段；

(2)使树脂与柱锥状夹持段进行复合，得到复合材料化的柱锥状夹持段；

(3)使辅助夹持工装夹持复合材料化的柱锥状夹持段，得到待测样品与辅助夹持工装一体化的碳纤维拉伸性能测试试样；

所述辅助夹持工装内部设有与复合材料化的柱锥状夹持段相匹配的腔体；辅助夹持工装的外形与拉伸测试通用夹具相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，对所述夹持段进行处理的方法如下：

(1.1)将与所述夹持段等长的碳纤维A并入所述夹持段中；

(1.2)采用碳纤维B将碳纤维A与所述夹持段沿径向紧密缠绕为柱锥状夹持段；

所述碳纤维A和碳纤维B为同一种碳纤维或不同种类碳纤维；

所述碳纤维A和碳纤维B的强度≥3GPa。

3.根据权利要求1所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，所述碳纤维束或碳纤维棒为经过热解碳覆层的碳纤维束或碳纤维棒，所述碳纤维束或碳纤维棒中的碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维，沥青基碳纤维或粘胶基碳纤维的一种或一种以上组合。

4.根据权利要求1所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，待测样品每一端的柱锥状夹持段中，圆柱段的长度为柱锥状夹持段总长度的65-85％，柱锥状夹持段的剩余长度等于圆锥段的长度。

5.根据权利要求4所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，将待测样品中，夹持段以外的其他区域作为测试段，每一端的柱锥状夹持段中，圆锥段位于测试段和圆柱段之间，圆锥段与圆柱段连续过渡；

所述步骤(1)中，碳纤维束或碳纤维棒的总长度为300-400mm，柱锥状夹持段的长度为30-80mm，柱锥状夹持段中圆柱段的直径为3-7mm。

6.根据权利要求1所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用PIP工艺使树脂与柱锥状夹持段进行复合，具体方法为：

(2.1)分别将待测样品两端的柱锥状夹持段置于酚醛树脂中，在真空环境下泡浸1～2h后进行固化，再进行碳化和高温热处理；

(2.2)重复步骤(2.1)2～3轮次，得到复合材料化的柱锥状夹持段，所述复合材料化的柱锥状夹持段为以树脂碳为基体的碳纤维增强复合材料。

7.根据权利要求6所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，所述步骤(2.1)中，固化条件为：采用70～90℃-100～120℃-130～150℃-160～180℃-190～210℃的梯度升温，每个温度下各保温1～3h；

碳化温度为800-1000℃；

高温热处理温度为1200℃-2000℃；

所述步骤(2.1)和(2.2)中，采用石墨纸等对待测样品进行维形固定。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，辅助夹持工装内部所设腔体的内表面通过打磨或刻槽进行粗糙化处理；

辅助夹持工装的外形为与拉伸测试通用夹具相匹配的楔形。

9.根据权利要求8所述的一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试试样制备方法，其特征在于，辅助夹持工装包括结构相同的第一瓣夹持工装和第二瓣夹持工装，第一瓣夹持工装和第二瓣夹持工装组合后形成与柱锥状夹持段相匹配的腔体；

辅助夹持工装采用石墨，碳/碳复合材料，陶瓷材料，陶瓷基复合材料或合金制备。

10.一种适于2500℃以上的碳纤维拉伸性能测试方法，其特征在于，将权利要求1-9任一项所述的制备方法所得碳纤维拉伸性能测试试样通过拉伸测试通用夹具固定于拉伸性能测试设备中，进行拉伸性能测试。