[实用新型]一种碳化硅纤维的耐磨性能检测装置

说明书

本实用新型公开了一种碳化硅纤维的耐磨性能检测装置，其结构包括用于纤维输送的纤维放卷辊；用于纤维张力调节的第一张力辊和第二张力辊；张力控制器；用于纤维摩擦的摩擦辊装置；用于纤维传递的第一导引辊、第二导引辊和第三导引辊以及第四导引辊；用于检测纤维表面毛丝数量的第一毛丝检测器、第二毛丝检测器；用于纤维回收的纤维收卷辊；纤维放卷辊和纤维收卷辊上均设置有制动器；纤维放卷辊与第一张力辊之间设有第一毛丝检测器、第一导引辊；第一毛丝检测器设置在靠近纤维放卷辊的一侧；第一张力辊与张力控制器之间设置有第二导引辊；摩擦辊装置设置在张力控制器与第三导引辊之间；第二张力辊与第二毛丝检测器之间设置有第四导引辊。

技术领域

本实用新型涉及高性能陶瓷材料的性能检测领域，尤其涉及一种碳化硅纤维的耐磨性能检测装置。

背景技术

连续碳化硅纤维作为一种特种陶瓷纤维材料，它具有高强高模、耐高温抗氧化、低蠕变、低密度等特质，是长寿命热端结构及隐身用高性能复合材料的关键组元。由于碳化硅纤维预制体作为增强项的复合材料广泛应用于航空、航天、核能与耐火材料等领域。碳化硅纤维作为基础材料，其结构和性能对复合材料的性能起决定作用。但是碳化硅纤维材料属于脆性材料，再后续编织过程中，经过摩擦容易产生毛丝或者断丝，进而影响复合材料的整体性能。

目前有关碳化硅纤维的性能是对拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率、线密度、密度、氧含量等性能进行检测评价，这些通用的检测要求满足不了碳化硅纤维的应用场合要求。目前随着纤维应用范围的推广，有关于纤维编织应用方法日趋复杂，比较常见的编织方式有二维编织、2.5D、三维编织(三维四向、五向至十三向等)，同一种纤维能够满足二维编织的应用要求，有可能满足不了三维编织的要求，不同的纤维编织方法对纤维的耐磨性提出了不同的要求，如2.5D编织、三维编织方式普遍对纤维的耐磨性要求更高。耐磨性好的纤维能够显著地提高织造的效率，因此从纤维编织应用的角度，有必要加快纤维耐磨性检测的方法研究，以便评价纤维的耐磨性是否能够满足不同的应用场合的要求。

现有的耐磨性检测方法主要是针对普通纱线或者碳纤维，国标及相关标准中未对碳化硅纤维的检测做出规定，当前比较通用的判断耐磨性的方法主要有三种：试样破损法、质量损失法、外观变化法。

试样破损法其检测原理是包覆标准砂纸的磨辊沿负有一定载荷的试样做匀速直线水平直线往复运动，试样受磨直至断裂，以磨辊水平直线往复次数表示纱线的耐磨性能。目前有部分碳化硅纤维、碳纤维的厂家耐磨性能检测是按照此种方法，具体参照《纱线耐磨试验方法往复式磨辊法》，此种方法是目前为止相对有效的检测纤维耐磨性的试验方法，测试结果也相对可信，但是还存在着如下不足，主要表现在：1、此种方法主要是针对普通纱线，不适用于碳化硅纤维，由于碳化硅纤维刚度大，本身耐磨性能较普通纱线强，按照普通纱线的耐磨性能检测方法，一方面会对磨损设备原件带来较大的反作用，大大降低磨损原件的使用寿命，提高设备的使用维护成本，另一方面也将很大程度上提高检测时间成本，造成检测效率低下。检测经济性及检测效率不高。2、通过纤维断裂时间来表征纤维的耐磨性不够直接，事实上当纤维摩擦到一定程度，纤维表面毛羽急剧增多，已严重影响纤维的编织应用，无需磨损至纤维断裂，已能够反映纤维本身的耐磨性能。

质量损失法其检测原理是通过对纤维进行反复摩擦，致使纤维结构不断损伤，表面毛丝不断抽离本体，导致纤维不断失重，重量损失越多，表明纤维所受的摩擦也越来越严重，其耐磨性能越差。这种方法同试样破损法一样，都不是纤维耐磨性的直观表征，主要是因为纤维摩擦受损后一部分虽然抽离本体脱落，但仍有一部分会保留在纤维本体上，因为表面毛丝的存在，在后续织造过程中这些毛丝会与其他纤维继续纠缠，导致纤维结构受到更进一步的损伤，因此停留在纤维表面的毛丝也不能忽略。外观变化法是对纤维摩擦之后，表面起毛的状况进行人工观察，其评价结果带有一定的主观性，检测结果不够准确。

在制备先进复合材料的过程中，碳化硅纤维摩擦容易导致纤维损伤，从而产生毛羽，当纤维表面毛羽较多时，将严重影响纤维后加工效率，同时也降低了复合材料的综合性能。因此纤维的起毛程度是其耐磨性能的直观体现。