炭纤维单丝压缩强度及其测试技术综述
文 章 编 号 :１００１Ｇ９７３１(２０１６)０５Ｇ０５０３６Ｇ０７
２０１６ 年 第 ５ 期 (４７)卷
炭纤维单丝压缩强度及其测试技术综述∗
欧 阳 婷１,费 又 庆１,２
(１．湖南大学 材料科学与工程学院,长沙 ４１００８２; ２．湖南大学 汽车车身先进设计与制造国家重点实验室,长沙 ４１００８２)
图 １ 弹 性 环 法 示 意 图 [２]
Fig１ElasticalooptestsetＧup 此 时 的 压 缩 强 度 则 可 以 由 式 (２)计 算 得 到
ε＝１．０７Dd
(１)
σc ＝ε������Et ＝１．０７EDtd
(２)
其中,σ 为 压缩强 度;d 为 纤 维 直 径,D 为 环 的 短
摘 要: 炭纤维单丝的压缩性能远低于其拉伸性 能,而 且 与 成 熟 的 拉 伸 性 能 测 试 方 法 相 比,炭 纤 维 单 丝 压 缩 性
能测试技术发展较缓慢.综述了多种炭纤维单丝 压 缩 性 能 测 试 方 法,比 较 了 不 同 方 法 得 到 的 炭 纤 维 压 缩 强 度 以
理 解 和 分 析 不 同 方 法 的 优 缺 点 . 同 时 从 结 构Ｇ性 能 关 系 的 角 度 分 析 了 多 种 炭 纤 维 单 丝 压 缩 断 裂 机 理 .
１．１ 弹 性 环 法 弹性环法是１９５０年 Sinclair[１]提 出 的 以 弹 性 胡 克
定律为基础,以 拉 伸 模 量 和 压 缩 模 量 值 一 致 为 假 设 的 测试单丝纤维压缩强度的方法.该方法将单丝绕成环 状如图１所示,两 端 则 在 电 机 控 制 下 向 外 拉 伸. 丝 环 的形状随着拉伸 的 进 行 而 逐 渐 变 形,其 长 短 轴 距 则 采 用电子显微镜 实 时 监 控.对 于 弹 性 纤 维 而 言,其 比 例 为１．３４[１].在环的 曲 率 最 大 处 丝 条 承 受 着 拉 伸 变 形, 而与此对应的曲率最小处丝条则受到压缩作用.随着 曲 率 的 不 断 减 小 ,纤 维 进 入 塑 性 变 形 区 ,长 短 轴 距 的 比 例 会 大 幅 偏 离 １．３４,这 时 的 所 谓 屈 服 应 变 可 以 由 式 (１) 得到.
关 键 词 : 炭 纤 维 ;压 缩 强 度 ;单 丝 ;测 试
中 图 分 类 号 : TQ１７４
文 献 标 识 码 :A
DOI:１０．３９６９/ji．ssn．１００１Ｇ９７３１．２０１６．０５．００７
０ 引 言
１ 单 丝 压 缩 强 度 测 量 方 法
炭纤维作为最 具 潜 力 的 先 进 工 程 材 料,由 于 其 高 比 强 度 ,高 比 模 量 和 优 良 的 导 电 、导 热 以 及 耐 腐 蚀 性 等 性能在复合材 料 的 工 程 应 用 上 备 受 关 注. 自 ２０ 世 纪 ６０年代被开 发 以 来,炭 纤 维 的 研 究 发 展 非 常 迅 速,其 产品性能得到大幅度提高.例如聚丙烯腈基炭纤维的 强度性能从１９７０ 年 的 ２．０ GPa提 高 至 目 前 商 用 里 最 高的７．０GPa.而中间 相 沥 青 基 炭 纤 维 的 强 度 也 从 曾 经的不到２．０GPa到 现 在 最 高 能 达 到 ４．０GPa. 这 与 研究学者们对炭纤维的结构和生产工艺不断探索研究 的努力是分不开的.不断发展的炭纤维力学性能表征 和测试技术对理解炭纤维 结 构Ｇ性 能 关 系,推 动 炭 纤 维 在复合材料中的应用起到了关键性的作用.而随着对 复合材料研究的 不 断 深 入,设 计 人 员 对 其 重 要 组 分 材 料的性能要求越 来 越 高,这 种 应 用 需 求 的 不 断 拓 展 推 动了炭纤维研究的发展.其中包括对炭纤维单丝强度 表征技术的发展.
目前炭纤维单丝拉伸强度的测量技术非常成熟, 然而与之对应的 则 是 尚 未 标 准 化 测 量 技 术,无 法 统 一 量化指标的单丝压缩强度性能研究.复合材料在弯曲 状 态 下 ,承 载 荷 的 纤 维 同 时 受 到 拉 力 和 压 缩 力 ,而 决 定 最终性能的正是纤维抗压缩性能.国外从炭纤维诞生 伊始即开展研究,而 由 于 炭 纤 维 的 直 径 细,易 脆,难 操 作和对实验条件 要 求 高 的 特 性,针 对 其 单 丝 压 缩 性 能 的研究相对比较缓慢.国内则是几年前才开始有课题 组系统的研究.鉴 于 此,本 文 将 国 内 外 到 目 前 为 止 开 展的针对炭纤维单丝压缩性能的研究结果进行系统的 总结,希望能为 未 来 这 个 方 向 的 研 究 发 展 提 供 一 点 线 索.
收 到 初 稿 日 期 :２０１５Ｇ０２Ｇ１５
收 到 修 改 稿 日 期 :２０１５Ｇ１１Ｇ２６
通 讯 作 者 :欧 阳 婷 ,EＧmail:oyt＠hnu．edu．cn
作 者 简 介 :欧 阳 婷 (１９８３－ ),女 ,湖 南 株 洲 人 ,助 理 教 授 ,博 士 ,主 要 从 事 炭 纤 维 成 型 加 工 和 测 试 表 征 研 究 .
欧阳婷 等:炭纤维单丝压缩强度及其测试技术综述
非 常 细 ,即 使 用 电 子 显 微 镜 观 察 ,断 裂 的 时 候 仍 然 很 难 确认是否压缩的一面断裂,甚 至 几 个 组 的 研 究 报 告[３Ｇ４] 显示断裂时的 应 变 为 拉 伸 断 裂 应 变. 多 组 数 据 的 [５Ｇ６] 比较也可得出使 用 该 方 法 测 得 的 强 度 值,普 遍 比 其 它 方法得到的值要大.Leal等 对 [２] 弹性环法的计算 进 行 改进,对于高度 取 向 而 造 成 压 缩 模 量 与 拉 伸 模 量 差 异 较大 的 纤 维,引 入 压 缩 模 量 到 式(２)进 行 计 算,以 提 高 表征的精确度.然而由于压缩模量值需要借助直接压 缩 法 获 得 ,该 法 无 法 取 得 广 泛 的 实 用 性 . １．２ 弯 曲 梁 法
轴 直 径 (横 轴 );Et为 拉 伸 模 量 . 该 方 法 操 作 相 对 简 单 ,原 理 清 晰 ,然 而 由 于 是 在 拉
伸模量和压缩模 量 一 致 的 假 设 条 件 下 进 行 计 算,这 样
得到的强度值存在很大程度上的误差.同时由于纤维
ห้องสมุดไป่ตู้
∗ 基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(５３１１０７０２２１２４)
纤维材料的拉伸强度测试与分析
纤维材料的拉伸强度测试与分析【纤维材料的拉伸强度测试与分析】在工程和科学领域中，纤维材料被广泛应用于各种结构和技术中。
为了确保纤维材料在使用过程中的可靠性和安全性，必须对其进行强度测试和分析。
本文将介绍纤维材料的拉伸强度测试方法，并对测试结果进行分析。
一、拉伸强度测试方法纤维材料的拉伸强度是指在正应力作用下，材料断裂前所能承受的最大拉力。
以下是常用的拉伸强度测试方法：1. 单纤维拉伸测试单纤维拉伸测试是一种常见的测试方法，适用于纤维材料的基本性能评估。
测试时，将纤维固定在测试夹具上，然后施加拉力并逐渐增加，直到纤维断裂为止。
测试过程中需要实时记录施加的拉力和纤维的变形情况。
2. 织物拉伸测试对于织物材料，常采用织物拉伸测试来评估其强度。
测试时，将织物样品固定在拉力测试机上，施加拉力并逐渐增加，直到织物的线缝损坏或断裂。
通过测试结果可以获取织物的最大拉伸强度和应力-应变曲线等信息。
3. 复合材料拉伸测试对于复合材料，由于其结构的特殊性，拉伸测试方法略有不同。
常用的方法是将复合材料切割成标准试样，然后进行拉伸强度测试。
测试过程中，通常需要考虑到复合材料中各种成分（如纤维、基体、增强剂等）的相互作用。
二、拉伸强度测试分析1. 测试结果分析根据拉伸强度测试的结果，可以得到纤维材料在标准拉伸条件下的最大拉伸强度。
这个数值可以用来评估纤维材料的性能，并与设计要求进行对比。
同时，还可以通过对测试数据的进一步分析，了解纤维材料的断裂形态、断面形貌等信息。
2. 影响因素分析纤维材料的拉伸强度受到多种因素的影响，如纤维结构、纤维长度、纤维直径等。
通过对不同样品的测试，可以分析和比较不同参数对拉伸强度的影响程度，有助于优化纤维材料的设计和制备。
3. 失效分析纤维材料在拉伸测试中出现失效时，可以对失效断面进行形貌分析和显微结构观察，以确定失效的原因和机制。
通过失效分析，可以改进纤维材料的制备工艺和使用方法，提高其性能和可靠性。
碳纤维材料研究报告
碳纤维材料研究报告引言碳纤维材料是一种具有轻质、高强度和高刚度的复合材料，由于其优异的性能，在航空航天、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。
本文旨在对碳纤维材料进行全面的研究和分析，以期深入了解其结构、性质和应用。
一、碳纤维材料的结构碳纤维材料的基本结构由纤维和基体组成。
纤维部分由数以千计的碳纤维束组成，每束纤维都是由无数个碳纤维单丝捻合而成。
这些纤维单丝是由碳纤维原料经过高温炭化处理得到的，具有高度有序的晶体结构。
基体是指填充在纤维间的树脂，常见的有环氧树脂和聚酰亚胺等。
二、碳纤维材料的性质1. 轻质高强度：碳纤维材料的密度只有钢的四分之一，但其强度却比钢高几倍。
这使得碳纤维材料成为制造轻量化产品的理想选择，如飞机、汽车和运动器材等。
2. 高刚度：碳纤维材料具有优异的刚度，使得其在受力时不易发生形变。
这种性质使得碳纤维材料在结构工程中得到广泛应用。
3. 耐腐蚀性：碳纤维材料耐腐蚀性强，可以在恶劣环境下工作，不易受到化学物质的侵蚀。
4. 热导性：碳纤维材料具有良好的热导性能，可以有效地分散和传导热量。
5. 导电性：碳纤维材料是一种优良的导电材料，可以用于制造导电材料和电子器件。
三、碳纤维材料的应用1. 航空航天领域：由于碳纤维材料的轻质高强度和高刚度特性，它被广泛应用于飞机的主要结构件，如机翼、机身和尾翼等。
碳纤维材料的应用可以大幅度减轻飞机的重量，提高燃油效率，并增加飞机的飞行距离。
2. 汽车工业：碳纤维材料在汽车制造中的应用可以降低汽车的整体重量，提高燃油经济性和安全性能。
例如，碳纤维增强塑料被广泛用于制造汽车车身和底盘等部件。
3. 体育器材：碳纤维材料的轻质高强度使其成为制造体育器材的理想材料，如高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等。
碳纤维材料的应用可以提高器材的性能，使运动员在比赛中取得更好的成绩。
结论碳纤维材料是一种具有轻质、高强度和高刚度的复合材料，在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
大小丝束碳纤维性能评价与研究
大小丝束碳纤维性能评价与研究目录摘要 (1)ABSTRACT (i)目录 (1)第1章绪论 (1)1.1 碳纤维 (1)1.2碳纤维发展现状 (2)1.3 大丝束碳纤维发展现状及面临的问题 (3) 1.4 碳纤维表面特性 (6)1.5 纺丝工艺对碳纤维性能影响的研究 (7)1.6 本课题研究的意义与主要内容 (9)第2章大小丝束碳纤维表面性能 (11)2.1 碳纤维表面性能 (11)2.2 表面形貌 (12)2.3 上浆率 (16)2.4 表面接触角 (19)2.5 碳纤维表面浆料红外光谱测试 (26)2.6 本章小结 (31)第3章大小丝束碳纤维单丝强力及界面 (33) 3.1 单纤维强力 (33)3.2 碳纤维复合材料界面粘结性 (41)3.3 本章小结 (50)第4章结论与展望 (51)4.1 结论 (51)4.2 展望 (52)参考文献 (54)附录 (58)攻读学位期间的研究成果目录 (65)致谢 (66)第1章绪论1.1 碳纤维碳纤维是一种含碳量在95%以上，且具有高强度和高模量的新型纤维材料。
它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维虽然柔软且质量很轻，但强度却比钢铁还高，除此之外，碳纤维还具有高模量、耐腐蚀等的特性，在国防、军工和民用领域都是重要的纤维材料。
碳材料不仅具有其本身固有的本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维根据其生产原料的不同可分为：聚丙烯腈基(PAN)碳纤维，沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三种，其主要性能见表1-1。
表1-1各种材质碳纤维主要性能种类抗拉强度/MPa抗拉模量/GPa密度/(g.cm-3)断后延伸率/% PAN碳纤维>3500>230 1.76-1.94 0.6-1.2 沥青碳纤维1600 379 1.7 1.0黏胶碳纤维2100-2800 414-552 2.0 0.7根据碳纤维力学性能的差异，可将碳纤维分为高模量（HM）碳纤维；超高模量（UHM）碳纤维；高强度（HS）碳纤维；超高强度（UHS）碳纤维。
纤维材料的压缩性能研究
纤维材料的压缩性能研究近年来，纤维材料在各个领域的应用越来越广泛，因其具有轻质、高强度、耐磨损等特点备受关注。
然而，针对纤维材料的压缩性能方面的研究相对较少，因此本文将重点探讨纤维材料的压缩性能，并提出相关的研究结果。
1.引言纤维材料的压缩性能是指在外部作用下，纤维材料的抵抗变形和变形恢复的能力。
由于纤维材料的立体结构复杂，其压缩性能的研究对于优化纤维材料的设计和应用具有重要意义。
2.纤维材料的压缩特性纤维材料的压缩特性主要体现在以下几个方面：- 压缩模量：纤维材料在压缩应力作用下的应变产生的幅度，用压缩模量来衡量。
纤维材料的压缩模量一般较高，说明其在承受压力下产生较小的应变。
- 压缩回弹率：纤维材料在承受一定压力变形后，恢复原有形状的能力称为压缩回弹率。
纤维材料具有较好的压缩回弹率能够保持其结构的稳定性和可持续性。
- 压缩强度：纤维材料在压缩加载下能够承受的最大应力水平称为压缩强度。
纤维材料的压缩强度决定了其在实际应用中的可靠性和安全性。
3.纤维材料的压缩性能测试方法为了研究纤维材料的压缩性能，需要进行相应的测试方法。
以下是几种常用的测试方法：- 压缩试验：将纤维材料置于测试仪器中，施加压力进行压缩试验，测得纤维材料的压缩变形情况和压缩强度。
- 硬度测试：通过测量纤维材料在压缩加载下的硬度值，来间接评估其压缩性能。
- 压缩回弹率测试：将压缩变形后的纤维材料进行恢复测试，测量其回弹量，计算出压缩回弹率。
4.纤维材料的压缩性能的影响因素纤维材料的压缩性能涉及多个因素的影响，包括：- 纤维种类：不同种类的纤维具有不同的力学性质，会对压缩性能产生影响。
- 纤维长度和直径：纤维材料的长度和直径大小直接影响其抗压能力和变形恢复能力。
- 材料结构：纤维材料的结构特点，如组织结构、层次结构等，也对其压缩性能有着显著影响。
5.纤维材料的压缩性能的应用纤维材料的良好压缩性能为其在各个领域的应用提供了广阔的空间。
例如：- 纺织行业：优良的压缩性能使得纤维材料在纺织品中能够提供舒适的手感和柔软度。
碳纤维的制备及力学性能测试
碳纤维的制备及力学性能测试大型工艺实验讲义编者陈惠芳东华大学材料学院2004年11月一、实验目的概述：随着宇航，导弹，原子能等现代技术的迅速发展，现有的钢铁和合金材料已很难满足要求，而近几十年发展起来的碳纤维具有高弹性模量，高强度的优点，碳纤维及其复合材料在社会建设和发展的各个领域将发挥更加广泛的作用。
碳纤维是纤维状的炭材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。
碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用，目前几乎没有什么材料具有这么多方面的特性。
因此，碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。
可以用来制取碳纤维的原料有许多种，按它的来源主要分为两大类，一类是人造纤维，如粘胶丝，人造棉，木质素纤维等，另一类是合成纤维，它们是从石油等自然资源中提纯出来的原料，再经过处理后纺成丝的，如腈纶纤维；另外，石油沥青纤维等也属于这一类。
实际上仅由纤维素纤维、聚丙烯腈纤维和沥青纤维制得的碳纤维已实现了工业化。
从成本和性能方面比较，粘胶基碳纤维已逐渐被淘汰。
但它作为航空飞行器中耐烧蚀材料有其独特的优点，由于含碱金属、碱土金属离子少，飞行过程中燃烧时产生的钠光弱，雷达不易发现，所以在军事工业方面还保留少量的生产。
粘胶基碳纤维增强的耐烧蚀材料，可制造火箭、导弹和航天飞机的鼻锥及头部的大面积烧蚀屏蔽材料、固体发动机喷管等，是解决宇航和导弹技术的关键材料。
粘胶基碳纤维还可做飞机刹车片、汽车刹车片、放射性同位素能源盒，也可增强树脂做耐腐蚀泵体、叶片、管道、容器、催化剂骨架材料、导电线材及面发热体、密封材料以及医用吸附材料等。
目前世界上仍保留一定的生产能力。
虽然它是最早用于制取碳纤维的原丝，但由于粘胶纤维的理论总碳量仅44.5%,实际制造过程热解反应中，往往会因裂解不当，生成左旋葡萄糖等裂解产物而实际碳收率仅为30% 以下。
C-Cu复合材料综述
综述随着科学技术的发展，对材料的要求越来越高，单一组份的材料往往不能满足需要，而多组份的复合材料则显现出其优越性]1[。
铜基复合材料不仅具有高强度和与纯铜相媲美的导电性和导热性，而且还有良好的抗电弧侵蚀和抗磨损能力，是一种在宇宙，电子，电器和微电机等高科技导电节能领域具有广泛应用前景的新型材料]3,2[。
随着机械，电子工业的发展，对这类高强度，高导电复合材料的需求越来越迫切。
现有的铜基复合材料大致可分为连续纤维增强铜基复合材料和非连续增强铜基复合材料]4[。
C-Cu复合材料（即：碳纤维—铜复合材料）是一种新型功能材料，它除f了具有一定强度，刚度外还，还具有导电导热性能好，热膨胀系数小，摩擦系数小，磨损率等许多优异性能，可用作低电压，大电流电机及特殊电机的电刷材料、耐磨材料及电力半导体支持电极材料、集成电路散热材料等]5,2[。
1.1 C-Cu复合材料的简介fC-Cu复合材料具有导电导热性能好，摩擦系数小，磨损率低等优点，作f为新功能材料，一直受到广泛关注。
早期碳纤维铜基复合材料可以追溯到本世纪30年代初，即采用Cu粉和石墨粉用粉末冶金方法制成，被应用于电气领域的铜—石墨材料。
随着碳纤维工业的发展，碳纤维和石墨纤维成为理想的增强材料，60年代开始了碳纤维和石墨纤维增强铜基复合材料的研究，主要是经表面预处理的碳纤维切碎后与铜粉混合，球磨，然后采用冷压烧结或热压扩散烧结制备碳纤维铜基复合材料。
进入70年代，为了改善Cu基体与碳增强体的润湿性及界面结构，广泛开展了碳增强体的表面涂层研究，在碳增强体表面分别获得单一金属，双金属及金属化合物涂层。
同时，制备工艺的研究更趋多元化，连续碳纤维和石墨纤维增强体铜基符合材料得到了发展]7,6[。
70年代末，国内有关科研机构和高等院校相续展开了碳纤维铜基符合材料的实验研究，并取得了重要进展。
纵观碳纤维铜基复合材料的发展过程，其研究工作主要集中在基体合金化，碳增强体的表面处理与界面结构、制备工艺、物理力学性能等方面。
单向碳纤维复合材料拉伸力学性能试验研究
的一条行之有效的途径 。 参考文献 : [ 1 ]冯乃谦. 高性能混凝土结构[ M]. 北京 :机械工业出版社 ,2004. [ 2 ]张 雄. 建筑功能外加剂[ M ] . 北京 :化学工业出版社 ,2003.
Influence to the strength of cement sand
rubber by f ill ing mineral admixture this active f ill ing
孔 琴 李琳琳 邱伟伟
摘 要 :通过对 8 组碳纤维试件的拉伸对比试验 ,研究了材料 、粘贴层数对碳纤维复合材料的拉伸强度 、σ—ε曲线的影
响 ,并从机理上进行了相应的分析 ,研究表明 :布材主要决定复合材料的力学性能 ,粘贴层数对其拉伸强度的影响不大 ,
且破坏前材料呈线弹性变化 。
关键词 :碳纤维布 ,拉伸强度 ,σ—ε曲线
1. 3 试验现象
试件在加载过程中会出现时断时续细碎的噼噼啪啪的响声 ,
接近破坏时 ,响声连续不断 ,声音越来越大 ,直至试件突然破坏 ,
破坏位置处胶层均碎裂 。对于 A 种布材 ,一层试件的破坏形式多
为两端横截面脆断 ,断口较为整齐 ,多呈锯齿状 ,部分试件出现一
端斜裂的现象 ;二层 ,三层试件的破坏形式多为纤维束间撕裂 ,有
裂纹相互连贯 ,直至最后分层撕裂破坏 。
2. 2. 4 定向纤维复合材料线弹性变化的特性
本试验沿纤维方向进行加载 ,一层 ,二层 ,三层试件的 σ—ε 曲线均接近直线 ,没有明显的屈服点 ,呈线弹性变化 ,破坏时没有 前兆 ,呈脆性破坏 。由此可见 ,当载荷平行于增强纤维方向时 ,纤 维复合材料极精确地遵循虎克定理 ;面密度与粘贴层数对碳纤维 复合材料沿纤维方向呈线弹性变化的特性影响不大 。
碳纤维的技术及应用
碳纤维的技术及应用碳纤维是由有机母体纤维（例如粘胶丝、PAN聚丙烯腈或沥青）采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的。
其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。
碳纤维是一种含碳量高于99%的无机高分子纤维，其含碳量随种类不同而异，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000MPa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。
根据原料不同，碳纤维可分为粘胶基碳纤维、PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。
其中，粘胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料，PAN基碳纤维主要用于生产高强度纤维，沥青基碳纤维主要用于生产高模量纤维。
沥青基碳纤维根据沥青的结晶状态，可分类为等方性和中间相2种，等方性耐热性和耐药品性、滑动性优异，中间相具有高强度、高模量等机械特性。
根据碳纤维的机械强度与模量的高低，可分为5级性能，分类如下表：表1 碳纤维分类根据炭化温度不同，分为三种类型。
（1）普通型（A型）碳纤维：在900～1200℃下炭化得到的碳纤维。
强度和弹性模量都较低。
一般强度小于107.7cN/tex,模量小于13462cN/tex。
（2）高强度型（Ⅱ型或C型）碳纤维：在1300～1700℃下炭化得到的碳纤维。
强度很高，可达138.4～166.1cN/tex，模量约为13842～16610cN/tex。
（3）高模量型（Ⅰ型或B型）碳纤维：又称石墨纤维。
在炭化后再经2500℃以上高温石墨化处理得到的碳纤维。
强度较高，约为97.8～122.2cN/tex。
模量很高，一般可达17107cN/tex以上，有的甚至可达31786cN/tex。
【技术干货】一文详解单丝拔出法在复合材料微观界面结合性能评价中的应用（一）：概述
【技术干货】一文详解单丝拔出法在复合材料微观界面结合性能评价中的应用（一）：概述随着应用领域越来越广泛，复合材料也变得越来越重要。
复合材料是由至少两种不同的材料组成，并将两种不同材料的优点结合在一起。
除了增强材料本身性能以外，复合材料内增强纤维与基体之间的有效黏结是复合材料具有优异性能的保证。
在碳纤维增强树脂基复合材料中，复合材料内碳纤维与树脂基体间的界面结合强度越高，越有利于应力在纤维-树脂基体间的转移，得到的复合材料力学性能较好；但是界面结合强度也并非越高越好，因为过高的界面结合强度极易导致复合材料的韧性下降。
复合材料界面结合性能的表征根据测试方法尺度，可以采用宏观和微观力学测试方法来表征纤维基体之间界面结合性能。
对于宏观尺度的测试，通过加工成纤维单向排列的复合材料，从而进行垂直于纤维取向的测试，宏观尺度测试通过是以测试层间剪切强度（ILSS）为主。
但是，宏观测试中发现的最大应力不仅取决于纤维基体的界面附着力，还取决于其他因素：纤维含量、取向、长度、直径和纤维分布均匀性、试样的孔隙率以及纤维和基体的机械性能。
为了通过宏观力学试验获得可重复的纤维基质结合性能结果，因此必须严格控制试样的制造过程。
在微观尺度的性能测试时，通常仅使用单根增强纤维来对树脂基体进行增强，比如将碳纤维丝束中的一根单丝作为研究对象，采用单丝拔出法、微脱黏法、单丝压出法等测定复合材料的界面剪切强度（IFSS）。
与微观尺度测试相比，上述因复合材料加工产生的额外因素被排出在外，因此如果分析技术合理则可以直接确定纤维与树脂基体之间的界面结合性能。
复合材料界面性能微观尺度表征的常见方法常见为微观尺度表征复合材料界面结合性能方法较多，按照施加载荷对象，可以分为1）、在增强纤维上施加载荷，包括单丝拔出法（pull-out）、微脱粘法（microbond）和单丝挤出法（push-out）；以及2）、在树脂基体上施加载荷，包括单丝碎裂法（fragmentation）和Broutman测试。
聚丙烯腈碳纤维性能表征规范
聚丙烯腈碳纤维性能表征规范聚丙烯腈碳纤维的性能主要有力学性能、热物理性能和电学性能。
对于碳纤维材料来说，拉伸力学性能，包括拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率是其主要力学性能指标。
由于纤维材料本身的特点，很难对其压缩力学性能进行有效的表征，因此基本不考虑纤维本身的压缩性能。
碳纤维的热物理性能包括热容、导热系数、线膨胀系数等，也是材料应用的重要指标。
电性能主要为体积电阻率以及电磁屏蔽方面的性能。
对于碳纤维的拉伸力学性能测试，各国都已经基本形成了相应的测试标准系列，这些标准系列同时包括了在力学性能测试时需要的线密度、体密度、上浆量等相关的测试。
对于热物理性能，相关的测试标准较少。
5.5.1 碳纤维性能测试标准序号标准号标准名称1 JIS R7601-1986 碳纤维试验方法2 JIS R7602-1995 碳纤维织物试验方法3 JIS R7603-1999 碳纤维-密度的试验方法4 JIS R7604-1999 碳纤维-上浆剂附着率的试验方法5 JIS R7605-1999 碳纤维-线密度的试验方法6 JIS R7606-2000 碳纤维单纤维拉伸性能试验方法7 JIS R7607-2000 碳纤维单纤维直径及断面面积试验方法8 JIS R7608-2007 碳纤维-树脂浸渍丝拉伸性能测试方法9 JIS R7609-2007 碳纤维体积电阻率测试方法10 JIS R7601-2006 碳纤维试验方法（修正1）日本东丽公司作为世界聚丙烯腈基碳纤维生产能力和水平最高的企业，也有自己的碳纤维力学性能测试内部规范，测试规范号和名称为TY-030B-01《碳纤维拉伸强度、拉伸弹性模量和断裂延伸率测试方法》。
序号标准号中文标准名称1 ASTM D4018-2011 连续碳纤维和石墨纤维束性能的测试方法2 ASTM D1505-2010 采用密度梯度法测试塑料密度的测试方法3 ASTM D1577-2007 纺织纤维线密度的测试方法4 ASTM D7633-2013 炭黑碳含量的测试方法5 ASTM D482-2007 石油产品灰分的测试方法6 ASTM D2257-1998 纺织品中可萃取物的测试方法7 ASTMD4102-1982 碳纤维的耐热氧化性的试验方法序号标准号中文标准名称1 ISO10618-2004 碳纤维.树脂浸渍纱线拉伸特性测定2 ISO10548-2003 碳纤维.尺寸的测定3 ISO10119-1992 碳纤维.密度测定4 ISO10120-1991 碳纤维.线性密度的测定5 ISO10548-2003 碳纤维.胶料含量的测定6 ISO11567-1996 碳纤维.长丝直经和横截面积的测定7 ISO11566-1996 碳纤维.单丝样品抗拉性能的测定8 ISO 碳纤维长丝纱.试验方法和通用规范序号标准号标准名称1 GB/T3362-1982 碳纤维复丝拉伸性能试验方法2 GB/T3362-2005 碳纤维复丝拉伸性能试验方法3 GB/T3364-2008 碳纤维直径和根数试验方法4 GB/T3366-1996 碳纤维增强塑料纤维体积含量试验方法5 GB/T3855-2005 碳纤维增强塑料树脂含量试验方法6 GB/T26749-2011 碳纤维浸胶纱拉伸性能的测定7 GB/T30019-2013 碳纤维密度的测定8 GB/T29762-2013 碳纤维纤维直径和横截面积的测定9 GB/T29761-2013 碳纤维浸润剂含量的测定10 GB/T23442-2009 聚丙烯腈基碳纤维原丝结构和形态的测定11 GB/T26752-2011 聚丙烯腈基碳纤维12 QJ3074-1998 碳纤维及其复合材料电阻率测试方法13 GB18530-2001 车间空气中碳纤维粉尘职业接触限值碳纤维单丝力学性能测试单丝力学性能测试可以较为简单快速的得到碳纤维拉伸力学性能，需要样品量少，通常十厘米左右的纤维样品就可以完成对碳纤维的力学性能表征，因此在早期应用较为普遍。