碳纖維樹脂復合材料檢測項目詳解

一、物理性能檢測

1. • 檢測方法：阿基米德排水法、氣體置換法。
   • 意義：孔隙率高（>2%）會顯著降低力學性能，需通過優化成型工藝（如調整固化壓力）解決。
   • 標準：ASTM D792（密度）、ASTM D2734（孔隙率）。
2. • 檢測方法：灼燒法（樹脂高溫分解，殘留物為纖維質量）。
   • 標準：ISO 14127，ASTM D3171。
3. • 應用場景：航空航天部件需厚度公差≤±0.1mm，避免應力集中。

二、力學性能檢測

1. • 參數：拉伸強度（通常≥3000 MPa）、模量、斷裂伸長率。
   • 標準：ASTM D3039，ISO 527-4/5。
2. • 三點彎曲測試：評估層間結合強度，常見失效模式為分層或纖維斷裂。
   • 標準：ASTM D7264。
3. • 測試難點：需防試樣屈曲，夾具設計需符合ASTM D6641。
4. • 方法：短梁剪切法（ASTM D2344），值低可能預示樹脂與纖維界面結合不良。
5. • 落錘/擺錘沖擊：評估材料抗沖擊能力，航空領域需滿足CAI（壓縮后沖擊）強度要求。

三、化學與熱性能分析

1. • DSC檢測：通過玻璃化轉變溫度（Tg）判斷固化程度，未完全固化會導致Tg偏低（如目標Tg為180°C，實測160°C則需調整固化時間）。
2. • 用途：識別樹脂基體化學結構變化，例如檢測濕熱老化后的酯鍵水解。
3. • 重要性：航空航天部件需與金屬結構件CTE匹配（如CTE≤3×10?6/°C）。
4. • 測試方法：激光閃射法（ASTM E1461），高導熱CFRP用于電子散熱部件。

四、無損檢測（NDT）

1. • C掃描成像：可檢出≥0.5mm的分層或孔隙，用于大尺寸構件（如飛機機翼）。
2. • 適用缺陷：纖維斷裂、夾雜物，分辨率可達微米級。
3. • 原理：通過熱傳導差異識別脫粘區域，快速篩查大面積部件。

五、特殊環境性能測試

1. • 條件：70°C/85%RH環境浸泡1000小時，測試強度保留率（通常要求≥80%）。
2. • 標準：ASTM B117，評估海洋環境應用的抗腐蝕性。
3. • 測試：高頻循環加載（如10?次），監測應力-壽命（S-N）曲線。

六、常見問題與解決方案

七、檢測標準與設備推薦

• 主流標準：
  • ASTM系列（美標）、ISO（國際）、GB/T（國標，如GB/T 3354彎曲性能）。
• 設備建議：
  • 力學測試：Instron 5985萬能試驗機（配高溫環境箱）。
  • 無損檢測：Olympus Omniscan MX2超聲探傷儀。

總結

• 航空航天：側重疲勞性能、CAI、高溫下的Tg穩定性。
• 汽車部件：關注沖擊韌性和快速成型的固化度控制。 未來趨勢包括自動化檢測（如AI輔助的X射線圖像分析）和在線監測技術（固化過程實時傳感器），以提升效率與一致性。