碳纖維作為一種兼具卓越力學(xué)性能與輕質(zhì)化特性的先進(jìn)纖維材料，在航空航天、汽車以及體育器材等諸多領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。為精準(zhǔn)評(píng)估碳纖維材料的性能，對(duì)其單絲拉伸性能的了解至關(guān)重要。

本文深入探討 ISO 11566:1996 標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，涵蓋橫截面積測量與拉伸性能測試兩方面，包括試樣準(zhǔn)備方法、試驗(yàn)裝置要求及試驗(yàn)過程中的注意事項(xiàng)，旨在為碳纖維單絲的力學(xué)性能測試提供可靠方法與指導(dǎo)，助力提升碳纖維材料的質(zhì)量與性能。一、測試標(biāo)準(zhǔn)本文依據(jù) ISO 11566:1996 測試標(biāo)準(zhǔn)，該方法適用于取自復(fù)絲紗、股線、絲束、短纖維短紗、機(jī)織物、編織物和針織物的碳纖維單絲。二、測試儀器1. 萬能拉力試驗(yàn)機(jī)：性能卓越，為測試提供穩(wěn)定可靠的動(dòng)力源。 2. 橡膠涂層夾齒：確保對(duì)試樣的夾持牢固且不會(huì)對(duì)試樣造成過度損傷。 3. 膠帶：用于將單絲臨時(shí)固定在支架上，無特殊要求。 4. 顯微鏡或激光衍射儀：精確測量單絲的尺寸參數(shù)。 5. 試驗(yàn)條件：速度控制方式為位移速度；試驗(yàn)溫度為室溫；加載試驗(yàn)速率為 1mm/s；傳感器容量為 1N；夾齒類型為 1N 橡膠涂層夾齒；夾齒距離為 25mm。三、試驗(yàn)內(nèi)容 1. 試樣的制備和安裝   - 準(zhǔn)備不同長度槽的試樣架，以生產(chǎn)不同標(biāo)距的試樣。這些安裝件應(yīng)采用相同材料，僅在總長度和槽長上有所不同，如準(zhǔn)備槽長為 5mm、10mm、20mm、30mm、40mm 等的安裝件，每個(gè)槽長至少準(zhǔn)備三個(gè)，且確保每個(gè)槽長的誤差在±0.5 毫米以內(nèi)。   - 至少準(zhǔn)備 20 個(gè)試樣，以便對(duì)每個(gè)報(bào)告結(jié)果進(jìn)行 20 次測量。若存在尺寸不合適的情況，可采用 ISO 10548 中規(guī)定的溶劑萃取、化學(xué)消化或熱解方法去除。   - 試樣安裝在由薄紙、柔性金屬或塑料制成的板材上，板材帶有長度為 25 毫米±0.5 毫米的槽。板材應(yīng)盡可能薄，以減少試樣在夾具處的錯(cuò)位，建議厚度為 0.1 毫米。同時(shí)，使用適合的環(huán)氧樹脂、松香或密封蠟作為粘合劑，將單絲牢固地粘合到安裝件上。2. 橫截面積的測量   - 準(zhǔn)備工作：     - 確保實(shí)驗(yàn)室環(huán)境滿足測試要求，包括對(duì)溫度和濕度的精準(zhǔn)控制。     - 仔細(xì)檢查并校準(zhǔn)測試設(shè)備，確保其處于正常工作狀態(tài)。     - 準(zhǔn)備好所需的樣品和測量工具，如顯微鏡或激光衍射儀。   - 樣品準(zhǔn)備：     - 精心挑選一根具有代表性的碳纖維單絲作為樣品。     - 若橫截面積在纖維束或絲束內(nèi)變化較大，務(wù)必選取具有一致橫截面積的長絲作為測量樣品。   - 橫截面積測量：     - 方法一：橫向切割試樣的顯微測定。借助顯微鏡觀察并測量切割橫截面的形狀和尺寸，進(jìn)而根據(jù)測得的橫截面形狀計(jì)算橫截面積。     - 方法二：根據(jù)紗線密度和線密度計(jì)算。通過紗線的數(shù)量、紗線的密度和線密度來計(jì)算橫截面積。     - 方法三：直徑測定并計(jì)算。使用光學(xué)顯微鏡或激光衍射儀測量單絲的直徑，再根據(jù)測得的直徑計(jì)算橫截面積。   - 數(shù)據(jù)記錄和分析：準(zhǔn)確記錄測得的橫截面積值。若纖維束或絲束內(nèi)橫截面積變化較大，可使用相同的樣品進(jìn)行拉伸性能測試。

  - 注意事項(xiàng)：在測量橫截面積時(shí)，務(wù)必小心操作，以免損壞碳纖維單絲。根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的測量方法，確保準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。3. 拉伸性能的測試流程   - 準(zhǔn)備工作：     - 確保實(shí)驗(yàn)室環(huán)境符合要求。     - 檢查拉力試驗(yàn)機(jī)并設(shè)置橫梁速度在 1mm/min 和 5mm/min 之間。   - 樣品準(zhǔn)備：     - 將碳纖維單絲試樣放置在支架中心，用膠帶將一端固定到支架上。     - 輕輕拉伸樣品穿過支架，并用膠帶將另一端固定到安裝件的另一端。     - 在安裝槽的每一端滴一滴粘合劑，將樣品牢固粘合到位。   - 試驗(yàn)設(shè)置：將試樣與拉力試驗(yàn)機(jī)的加載軸對(duì)齊，并夾緊夾具。   - 安全處理：     - 在施加負(fù)載之前，在安裝件未受力的情況下，切割或燒穿安裝件的兩側(cè)。若使用燃燒方法，需小心避免將樣品暴露在火焰中，以保護(hù)碳纖維樣品的完整性。   - 開始測試：啟動(dòng)記錄設(shè)備，以設(shè)定的橫梁速度加載試樣，持續(xù)加載直至試樣失效。   - 結(jié)果處理：若試樣在夾具內(nèi)失效，丟棄結(jié)果，并使用新的試樣重復(fù)測試。4. 結(jié)果的計(jì)算   - 抗拉強(qiáng)度公式：

  - 拉伸彈性模量公式 A：

  - 拉伸彈性模量公式 B：

結(jié)論：在碳纖維單絲的力學(xué)性能測試中，通過同時(shí)測量橫截面積和拉伸強(qiáng)度，可將力 - 伸長率曲線轉(zhuǎn)化為應(yīng)力 - 伸長率曲線。即利用單絲的橫截面積和拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，并與伸長率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，從而得到應(yīng)力 - 伸長率曲線。 以上便是碳纖維單絲試樣拉伸性能測試的詳細(xì)內(nèi)容，希望能為大家?guī)韼椭Ｈ裟€想了解碳纖維加固拉拔檢測、纖維單絲拉伸強(qiáng)度測試標(biāo)準(zhǔn)、碳纖維受力方向、碳纖維布拉拔強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)和單絲拉伸實(shí)驗(yàn)等問題，歡迎關(guān)注我們，也可給我們私信和留言，檢卓技術(shù)團(tuán)隊(duì)將為您免費(fèi)解答。