纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一般是指由玻璃纖維,、碳纖維,、硼纖維做為增強(qiáng)材料，以不飽和聚酯,、環(huán)氧樹脂與酚醛樹脂為基體的復(fù)合材料,。具有密度小、強(qiáng)度高,、耐化學(xué)腐蝕,、電絕緣性能優(yōu)異以及加工性能好等特點(diǎn)，可用于航空航天,、船舶,、化工、電子,、汽車制造,、建筑工程等行業(yè)。

纖維種類,、編織方式,、纖維表面處理、在樹脂中的分散性和長(zhǎng)徑保留比,、纖維含量都影響最終的增強(qiáng)效果,。在微觀尺度上，復(fù)合材料的強(qiáng)度決定于基體材料與增強(qiáng)纖維界面的強(qiáng)度,，要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)必須使材料在界面上形成能量的結(jié)合,，即液體與固體之間的潤(rùn)濕。

因此研究復(fù)合材料中纖維和基體界面的組成,、結(jié)構(gòu),、控制、性能和改進(jìn)界面相，是復(fù)合材料的基礎(chǔ)理論之一,。但玻璃纖維和碳纖維具有高強(qiáng)度低伸長(zhǎng),，易彎曲脆斷等特性，給樣品制備帶來很大的困難,。

本文以碳纖維增強(qiáng)樹脂為例進(jìn)行樣品制備,。

制備步驟

1.切割

因?qū)嵝约s為金屬材料的1/100，并含有硬質(zhì)的改性氧化物填料等原因造成散熱條件差,，產(chǎn)生的熱與碎屑不易被帶走,。

若選用砂輪片切割，因切割片厚度造成的切口損失較大,，產(chǎn)生的熱量會(huì)使樹脂融化粘接在砂輪片表面,，造成切割困難。

若用大顆粒的金剛石切割片進(jìn)行切割又會(huì)造成纖維脆性破碎嚴(yán)重,，給后續(xù)磨拋帶來困難,。

切割時(shí)推薦使用高速精密切割機(jī) IsoMet High Speed Pro 搭配 15HC 的金剛石切割片進(jìn)行切割。

2.鑲嵌

若基體樹脂材料受熱不軟化不變形,，可選用熱壓鑲嵌法進(jìn)行鑲嵌,。

若不清楚基體材料的熱性能參數(shù)，真空環(huán)氧樹脂鑲嵌無疑是更為明智的選擇,。

樹脂可選擇 EpoxiCure 2,，此款樹脂粘度低流動(dòng)性好、收縮率極低,，6 小時(shí)左右即可固化,。

3.研磨&拋光

本實(shí)驗(yàn)使用標(biāo)樂 AutoMet 250 Pro 半自動(dòng)磨拋機(jī)，因其壓力載荷可控,，并可實(shí)現(xiàn)多個(gè)樣品同時(shí)制備,，可極大提高樣品制備的重復(fù)性，采用步驟如下：

使用大粒號(hào)的砂紙?jiān)谌コ龘p傷的同時(shí)會(huì)造成新的損傷,，因碳化硅顆粒較鋒利,，纖維在承受剪切力時(shí)易脆斷，即使長(zhǎng)時(shí)間研磨也無法得到平整無損傷的表面,，如下圖所示,，使用兩張P400研磨8分鐘后，纖維表面破碎情況未有任何改觀,。

P400 砂紙研磨8分鐘

因此建議P400砂紙研磨兩分鐘,，將切割造成的樹脂損傷去掉即可。

標(biāo)樂的UltraPad拋光布是硬編織的無絨毛布,，配合使用9μm金剛石懸浮液,，可在保持較高去除速率的同時(shí)保護(hù)碳纖維不被損傷破碎，需要增加拋光時(shí)間至約3分鐘直到將損傷全部去除，下圖所示為拋光3分鐘后纖維形貌,。

9μm金剛石懸浮液拋光3分鐘

接著用中等硬度的合成絲質(zhì)布VerduTex配合3μm拋光液拋光2分鐘將9μm懸浮液產(chǎn)生的劃痕進(jìn)一步去除,。

3μm金剛石懸浮液拋光2分鐘

最終使用人工合成多孔橡膠ChemoMet拋光布配合0.05μm氧化鋁懸浮液，可得到無劃痕,，纖維形貌保持良好的最終表面,。

0.05μm氧化鋁懸浮液拋光1min30s