基于聚焦粒子束技术的碳纤维单丝断裂韧性实验研究

武玉芬¹，张博明²，张卫方¹

1. 北京航空航天大学可靠性与系统工程学院2. 北京航空航天大学材料科学与工程学院

摘 要：以商用碳纤维T300和T800为研究对象,采用聚焦粒子束(FIB)技术精确刻蚀了碳纤维单丝的缺陷,分析了碳纤维单丝的断裂性能。通过单丝拉伸试验获得碳纤维拉伸强度,并利用扫描电镜观察试件的断裂截面,基于镜像方法和Griffith断裂理论获得拉伸强度与镜像半径之间的关系,进而对碳纤维单丝的断裂韧性KⅠC进行了估算。结果表明:采用FIB刻蚀缺陷的方法估算得到的T300碳纤维单丝的KⅠC为1.32MPa.m1/2,与采用试剂溶解方法得到的数据(1.25MPa.m1/2)相比较,两者相差小于10%。

关键词：碳纤维;单丝;断裂韧性;聚焦粒子束;强度-镜像方法;