如何进行碳纤维单丝拉伸试验？

　　单丝法测试碳纤维的力学性能工作量大，每批测试不少于40根纤维，但只要有超过40cm复丝就可测试。碳纤维单丝拉伸性能测试是将单丝在纸框上粘牢，在进行拉伸试验时，用夹具固定好纸框，将两边的纸框剪断，然后拉伸纤维。试验仪器常采用能测试碳纤维的高强高模纤维强力仪。
 

　　1 单丝截面积的测试

　　碳纤维可按GB/T 3364-2008《碳纤维直径和根数试验方法》测得单丝的直径，再计算得到单丝的截面积，也可以按GB/T 3362-2005先测得碳纤维复丝的线密度和体密度，计算得到复丝的截面积，再除以单丝的根数即是单丝的截面积。
 

　　2 试样制备

　　用有一定强度的纸，如坐标纸，刻出如图3所示的纸框，纸框的间距为(25±0.5)mm，其宽度与总长度根据拉力机夹持器的尺寸来定，并保证用镊子夹取时纸框不发生变形。图3中A为纤维与纸框粘结处，B为拉力机夹持处。
 

　　从待测试样中随机取长度约4cm的纤维束，用不损伤纤维的方法将单根纤维相互分离。
 

　　将分离的单根纤维逐一放在纸框的中心线上，按图3所示，用粘结剂粘牢纤维。要得到准确的数据，操作时不要损伤纤维，用常温快速环氧树脂粘结剂固定好，要保证单根纤维的平直并位于中心位置。
 

　　3 拉伸试验

　　夹持试样时，试样与夹具不要有偏离，先固定上夹具，位置正确后再固定下夹具。夹具不要碰到，更不要夹到纤维与纸框的粘结点处，以免损伤纤维，如图4所示，要保证单丝轴向、夹具和纸框的中心线和拉伸方向重合。
 

　　单丝拉伸试验可直接获得抗拉强度和断裂伸长率的数据，经修正计算才能得到试样的拉伸模量。同样地，单丝拉伸试验也要设置预加载，以克服试样的松弛现象，设定值按0.05cN/dtex设定[12-13]。其值设定条件对抗拉强度和伸长率的影响与复丝的情况相同，即预加载设置与否及其值的大小与抗拉强度没有关系，但预加载设定值的大小影响伸长率和拉伸模量的测试结果。
 

　    结语

　　准确测试拉伸性能是碳纤维研制、生产和应用的重要一环，国内外许多单位都在研究开发新的软件和设备，以期更便捷、更精确地获取测试数据。
 

　　测试中的关键是制样时不要损伤试样，同一试样的制样条件和测试参数要相同且恒定。为减少人为操作所引起的数据波动，制样的自动化是纤维拉伸性能测试的难点，但也是测试研究的重要方向。
 

　　拉伸试验中，应确保试样轴向、上下夹具中心线和拉伸方向重合，避免斜拉现象的出现，从而减少拉伸性能数据降低、离散系数增大的现象发生。


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