碳纤维增强塑料(CFRP)是一种用碳纤维增强热固性树脂而制成的复合材料。
CFRP比钢更强、更轻、更刚性，与传统的金属和树脂材料相比，它相对昂贵，但其优异的力学性能正导致其在工业应用中越来越多的应用，特别是在汽车领域。亚博网站下载
碳纤维增强热塑性塑料（CFRTP）近年来已开发，提高CFRP的生产力，可加工性和可回收性。
因为CFRTP可以比CFRP更快地模制，所以它更适合需要大规模生产的应用。正如预期的那样，这在汽车行业中看到了相当大的吸收。
虽然CFRP和CFRTP都为传统的树脂材料提供了卓越的机械性能，但在整个制造过程中发生的内部空隙和裂缝的可能性仍然存在。亚博网站下载
这些空隙和裂缝很可能会导致最终产品的缺陷。CFRP和CFRTP的力学性能也受材料中碳纤维取向的控制。亚博网站下载
如果CFRP和CFRTP产品的质量要始终保持在高水平，就必须调查树脂中是否存在空隙和裂缝，以及纤维的取向是否正确。
这些研究可以使用X射线CT系统进行，这些系统允许非破坏性观察调查目标的三维结构。
本文使用Shimadzu Insecexio SMX-225CT FPD HR加元素X射线CT系统详细说明了空隙和纤维取向的观察和CFRTP中的纤维取向（图1）。
图1所示。Inspexio™SMX™-225CT FPD HR加上Microfocus X射线CT系统。图像信用：Shimadzu科学仪器
观察CFRTP.
图2显示CFRTP样本的外观外观。将该样品作为该实验的一部分扫描，并且由多层层压材料组成，整个尺寸为30mm×3mm×1mm。
图2。CFRTP样品的外观。图像信用：Shimadzu科学仪器
图3显示了MPR（多平面重建）屏幕。这里，在通过CT系统扫描样品的一部分之后，从各种角度观察的横截面显示在同一屏幕上。
图3。显示CFRTP横断面图像的MPR屏幕。图像信用：Shimadzu科学仪器
可以通过每个屏幕左上角的数字和在屏幕中绘制的线路识别样品中的每个横截面的位置。
随着密度的增加，截面图像中密度较高的区域显示为白色，而密度较低的区域则显示为黑色。这种方法可以直观地识别裂缝、空隙、树脂和碳纤维。
观察各个部分证实了该结构CFRTP.由宽度布置的碳纤维组成，宽度为几μm。这些纤维在复合材料中以特定方向形成的层形成，而纤维取向在每层中正交。
图4显示了屏幕上显示的CT数据。这些屏幕显示扫描样品的三维表示，使人们更容易理解其结构。
图4。显示CFRTP的3D表示的屏幕。图像信用：Shimadzu科学仪器
屏幕1是靠近样本表面的观察结果，屏幕2是屏幕1的放大图。屏幕2显示了一个颗粒状的异物，其密度高于纤维和样品表面的分层。这被认为是由于施加了力。
屏幕3通过切割CT数据中的样品表面的截面观察，屏幕3显示样品的内部，而屏幕4是屏幕3的放大视图。这里所示的层叠结构由正交排列的碳层形成纤维和可以观察靠近表面的裂缝。
在图5所示的屏幕中，样品内部检测到的空隙已经根据它们的体积上色。可以根据XYZ坐标、空洞体积和直径等信息选择检测目标，这可以提取影响整体产品质量的空洞。
图5。显示CFRTP的3D表示的屏幕：void分析。图像信用：Shimadzu科学仪器
图6显示了一个显示光纤取向分析结果的屏幕。这里，标准取向在数据中定义为0°，而CFRTP中的纤维则根据它们的偏移角度进行着色。
图7中的直方图以图形形式展示了图6的分析结果。在这个图中，x轴表示相对于光纤的标准方向的偏移角，而y轴表示每个偏移角的频率。
在这里，频率可以理解为每个偏移角的像素百分比，即CFRTP图像中的像素总数为100%。
用颜色和数字表示偏移(图6和图7)可以让人们更容易理解纤维取向的情况。结果表明，有相当数量的纤维取向为90°的标准取向。
图6。屏幕显示CFRTP的3D表示:纤维取向分析。图像信用：Shimadzu科学仪器
图7。直方图显示CFRTP的纤维取向角。图像信用：Shimadzu科学仪器
结论
这个实验表明inspeXio SMX-225CT FPD HR Plus微聚焦x射线CT系统能够分析CFRP和CFRTP中含有的空隙的尺寸和位置，以及树脂基质中的碳纤维的取向。
该系统非常适合使用纤维复合材料的产品的开发和质量控制。亚博网站下载
致谢
由来自Shimadzu Co亚博网站下载rporation的T. Hashimoto撰写的材料生产。
此信息已采购，审查和调整了Shimadzu科学仪器提供的材料。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Shimadzu科学仪器。