碳纤维增强塑料（CFRP）是一种复合材料，由碳纤维增强热固性树脂制成。
CFRP比钢更坚固、更轻、更坚硬，虽然与传统金属和树脂材料相比成本相对较高，但其优异的机械性能正导致其在工业应用中的应用增加，特别是在汽车领域。欧洲杯足球竞彩
碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)是近年来发展起来的，提高了CFRP的生产率、加工性能和可回收性。
因为CFRTP的成型速度比CFRP快得多，所以它更适合需要大规模生产的应用。正如预期的那样，这在汽车行业中得到了相当大的发展。
虽然CFRP和CFRTP都提供了优于传统树脂材料的机械性能，但在整个制造过程中仍然存在内部空隙和裂缝的可能性。欧洲杯足球竞彩
这些空隙和裂缝可能会导致最终产品出现缺陷。CFRP和CFRTP的力学性能也由材料中碳纤维的方向控制。欧洲杯足球竞彩
如果要使CFRP和CFRTP产品的质量始终保持在较高水平，则应调查树脂中是否存在空隙和裂缝，以及纤维的方向是否正确。
这些调查可以使用x射线CT系统进行，这些系统允许对调查目标的三维结构进行无损观察。
本文详细介绍了使用岛津inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus微聚焦x射线CT系统对CFRTP中的空隙和纤维取向的观察(图1)。
图1。inspeXio™SMX™-225CT FPD HR Plus微聚焦x射线CT系统。图片来源:岛津科学仪器公司
观察CFRTP
图2显示了CFRTP示例的外观。该样品是作为实验的一部分进行扫描的，该样品由一个整体尺寸为30mm × 3mm × 1mm的多层层合材料组成。
图2。CFRTP样品的外观。图片来源：岛津科学仪器
图3显示了MPR(多平面重建)屏幕。在这里，CT系统扫描了样品的一部分后，从不同角度观察的截面显示在同一个屏幕上。
图3。显示CFRTP横截面图像的MPR屏幕。图片来源：岛津科学仪器
样品中每个横截面的位置可以通过每个屏幕左上角的数字和屏幕中绘制的线来识别。
随着密度的增加，横截面图像中的高密度区域显示为白色，而低密度区域显示为黑色。这种方法可以直观地识别裂缝、空隙、树脂和碳纤维。
通过观察不同的部分，证实了CFRTP由密集排列的碳纤维组成，宽度为几微米。这些纤维在复合材料中形成以特定方向取向的层，而纤维在每层中的取向是正交的。
图4显示了屏幕上显示的CT数据。这些屏幕显示扫描样本的三维表示，便于理解其结构。
图4。显示CFRTP 3D表示的屏幕。图片来源:岛津科学仪器公司
屏幕1是靠近样品表面观察的结果，而屏幕2是屏幕1的放大视图。屏幕2显示了密度高于纤维的颗粒异物和样品表面的分层。这被认为是由于施加了力而发生的。
屏幕3显示的是CT数据中样品表面的一段切除后观察到的样品内部，屏幕4是屏幕3的放大图。图中所示的层合结构是由碳纤维层正交排列而成，在接近表面的地方可以观察到裂纹。
在图5所示的屏幕中，样品内部检测到的空隙已根据其体积着色。可以根据XYZ坐标、空隙体积和直径等信息选择检测目标，从而能够提取具体影响整体产品质量的空隙。
图5。屏幕显示CFRTP的3D表示:空洞分析。图片来源:岛津科学仪器公司
图6显示了显示纤维取向分析结果的屏幕。此处，数据中的标准取向定义为0°，而CFRTP中的纤维已根据其偏差角进行着色。
图7中显示的直方图以图形形式说明了图6中的分析结果。在该图中，x轴表示相对于光纤标准方向的偏差角，而y轴表示每个偏差角的频率。
这里，频率可以理解为每个偏差角度的像素的百分比，由此CFRTP图像中的像素总数为100%。
将偏差表示为颜色和数字（图6和图7）可以很容易地理解光纤定向的条件。此处给出的结果证实，大量纤维的取向与标准取向成90°。
图6。显示CFRTP三维表示的屏幕：纤维方向分析。图片来源：岛津科学仪器
图7。显示CFRTP纤维取向角的直方图。图片来源：岛津科学仪器
结论
这个实验证明inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus微焦点X射线CT系统能够分析CFRP和CFRTP中所含空隙的大小和位置，以及树脂基体中碳纤维的方向。
该系统非常适合于纤维复合材料产品的开发和质量控制。欧洲杯足球竞彩
致谢
由岛津株式会社T.桥本原著材欧洲杯足球竞彩料制成。
这些信息已经从岛津科学仪器提供的材料中获取、审查和改编。欧洲杯足球竞彩
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