“三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定”編制說明工作簡(jiǎn)況1任務(wù)來源經(jīng)中國(guó)材料與試驗(yàn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（以下簡(jiǎn)稱：CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)）建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)審查，CSTM標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)批準(zhǔn)CSTM標(biāo)準(zhǔn)《三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定》立項(xiàng)，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目歸口管理委員會(huì)為CSTM/FC03/TC11建筑材料領(lǐng)域委員會(huì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)委員會(huì)，標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃編號(hào)為CSTMLX031100818—2021，標(biāo)準(zhǔn)牽頭單位為南京玻璃纖維研究設(shè)計(jì)院有限公司。2目的、意義三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維三維空間連續(xù)、取向交織構(gòu)成的預(yù)制體經(jīng)RTM工藝復(fù)合成型而得到的高性能復(fù)合材料。碳纖維由于具有高比強(qiáng)度，高比模量，阻燃，耐腐蝕，質(zhì)輕等優(yōu)良特性，已在航空、航天、建筑等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。三維織物由于形狀適應(yīng)性好，能在機(jī)織過程中直接形成整體結(jié)構(gòu)，層間剪切強(qiáng)度高，克服了層合織物垂直于層合面方向上（即第三維方向上）機(jī)械性能差，二次成型時(shí)聯(lián)接界面機(jī)械性能差的弱點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于工程領(lǐng)域，尤其是復(fù)合材料領(lǐng)域。碳纖維機(jī)織復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能，在工程中的應(yīng)用近年來迅速得到開發(fā)，例如捷安特等自行車公司采用碳纖維三維織物作高級(jí)賽車的骨架，航空、航天上使用的一些特殊部件采用碳纖維三維織物作為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。國(guó)外還有用碳纖維機(jī)織成人行天橋的骨染，一次復(fù)合成人行天橋等等。三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料的纖維體積含量是一個(gè)表征其性能的重要指標(biāo)，對(duì)復(fù)合材料的拉伸、彎曲、壓縮等力學(xué)性能有較大的影響，是決定機(jī)織復(fù)合材料各項(xiàng)性能的重要參數(shù)依據(jù)。目前國(guó)內(nèi)外尚無確切的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以測(cè)量三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料的纖維體積含量，可直接或間接測(cè)定纖維體積含量的方法主要有顯微鏡法、基體分解法、灼燒法和導(dǎo)電性能法，這些方法均不適用或者存在許多不足。隨著航天工業(yè)的發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用由次承力件擴(kuò)展到主承力件，這就要求材料具有很高的損傷容限和可靠性，同時(shí)對(duì)其增強(qiáng)材料的抗沖擊性和結(jié)構(gòu)完整性要求更加嚴(yán)格，對(duì)于碳纖維機(jī)織復(fù)合材料的需求進(jìn)一步加大，為了規(guī)范和完善三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的技術(shù)要求和檢驗(yàn)工作，提供合適的試驗(yàn)方法，有必要結(jié)合當(dāng)前工作實(shí)際，編制三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。制訂《三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。3主要工作過程，包括分工、征求意見、各階段工作過程等編制過程2021年8月召開了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組成立會(huì)暨第一次工作研討會(huì)，會(huì)上討論了標(biāo)準(zhǔn)草稿和工作大綱，對(duì)工作組成員進(jìn)行了分工安排。參會(huì)人員按會(huì)議議程進(jìn)行了各項(xiàng)工作的討論，初步形成標(biāo)準(zhǔn)初稿。2021年8-10月對(duì)標(biāo)準(zhǔn)要求中指標(biāo)的驗(yàn)證試驗(yàn)分析。2021年11月與行業(yè)專業(yè)技術(shù)骨干及專家進(jìn)行充分討論交流，經(jīng)工作組成員單位共同協(xié)商，最終達(dá)成一致意見，形成標(biāo)準(zhǔn)“征求意見稿”和編制說明。2021年12月，項(xiàng)目組發(fā)函開展意見征求，征集了相關(guān)企業(yè)家，項(xiàng)目組根據(jù)相關(guān)建議對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本稿進(jìn)行了完善修訂。編制原則和主要技術(shù)內(nèi)容的說明，包括技術(shù)參數(shù)與指標(biāo)的確定依據(jù)、修訂標(biāo)準(zhǔn)的各修訂點(diǎn)及其理由等編制原則本標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格遵照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和編寫》的有關(guān)規(guī)定，以實(shí)際情況真實(shí)編寫。本著保證制定適用于三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量測(cè)試方法，符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則來開展本標(biāo)準(zhǔn)研制工作，力求制定的標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料研發(fā)、應(yīng)用的需求，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。既能體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，又要具有可操作性。主要技術(shù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容基本原則本著保證三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料產(chǎn)品質(zhì)量、符合技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則來開展本標(biāo)準(zhǔn)研制工作，力求制定的標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足國(guó)內(nèi)三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料研發(fā)、生產(chǎn)的實(shí)際需求，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展。既能體現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性，又要具有可操作性。主要內(nèi)容的修訂和確定依據(jù)適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定。規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件：ASTMD4892固體瀝青的密度測(cè)定方法—氦氣體密度儀法（TestMethodforDensityofSolidPitch—HeliumPycnometerMethod）主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）情況分析1、總則首先對(duì)不同碳纖維復(fù)合材料層壓板采取基體分解法（ISO14127-2008方法A）與本標(biāo)準(zhǔn)里的方法進(jìn)行測(cè)試，獲得所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行對(duì)比分析，作為本方法的參考依據(jù)。由于目前國(guó)內(nèi)外均無可以適用于測(cè)量三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的標(biāo)準(zhǔn)，因此利用本標(biāo)準(zhǔn)里的方法對(duì)三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量進(jìn)行測(cè)試，再與材料設(shè)計(jì)值對(duì)比分析。2.碳纖維復(fù)合材料層壓板結(jié)果分析對(duì)碳纖維復(fù)合材料層壓板采取基體分解法（ISO14127-2008方法A）與本標(biāo)準(zhǔn)里的方法進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)結(jié)果如下表所示：表2.1碳纖維復(fù)合材料層壓板纖維體積含量測(cè)試結(jié)果檢測(cè)方法試樣序號(hào)檢測(cè)結(jié)果單值(%)平均值(%)變異系數(shù)(%)本標(biāo)準(zhǔn)方法150.6850.850.67250.74350.87450.48551.48基體分解法ISO14127-2008方法A152.4152.561.17252.91351.62452.38553.47結(jié)論：碳纖維復(fù)合材料層壓板采取基體分解法(ISO14127-2008方法A)與本標(biāo)準(zhǔn)里的方法進(jìn)行測(cè)試，基體分解法相較于本校準(zhǔn)方法略微偏大3.25%?；w分解法是利用溶劑去除復(fù)合材料中的基體部分，然后依據(jù)消解后纖維的質(zhì)量計(jì)算的，由于高分子樹脂都具有溶脹性，用溶劑徹底去除樹脂很困難，殘留的樹脂影響使得數(shù)據(jù)偏大導(dǎo)致的，因此該結(jié)果作為本方法的參考依據(jù)是合理的。3.三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料結(jié)果分析利用本標(biāo)準(zhǔn)里的方法對(duì)三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量進(jìn)行測(cè)試，再與材料設(shè)計(jì)值對(duì)比，檢測(cè)結(jié)果如下表所示：三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料板編號(hào)檢測(cè)結(jié)果（%）設(shè)計(jì)值（%）與設(shè)計(jì)值偏差（%）單值平均值單值平均值155.9355.6156.700.771.0955.391.3155.501.20258.6258.4057.660.960.7458.620.9657.960.30356.7257.0057.520.800.5257.470.0556.830.69455.1054.7355.660.560.9354.750.9154.351.31554.6654.7154.580.080.1354.840.2654.620.04651.0350.6951.570.540.8850.351.22751.7451.9452.710.970.7752.130.58856.8657.1157.490.630.3857.360.13956.3256.6156.040.280.5756.470.4357.051.011053.4453.5754.481.040.9153.680.853.590.89結(jié)論：本標(biāo)準(zhǔn)的方法測(cè)量三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量結(jié)果，與設(shè)計(jì)值相比非常接近，因此推斷本標(biāo)準(zhǔn)可以作為一種測(cè)試方法，進(jìn)行三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)中如果涉及專利，應(yīng)有明確的知識(shí)產(chǎn)權(quán)說明本標(biāo)準(zhǔn)不涉及專利。產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應(yīng)用論證和預(yù)期達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果等情況

隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，復(fù)合材料的應(yīng)用由次承力件擴(kuò)展到主承力件，這就要求材料具有很高的損傷容限和可靠性，同時(shí)對(duì)其增強(qiáng)材料的抗沖擊性和結(jié)構(gòu)完整性要求更加嚴(yán)格。因此三維整體紡織結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，且隨著國(guó)家對(duì)大飛機(jī)事業(yè)的重視，復(fù)合材料是中國(guó)民機(jī)項(xiàng)目的制約瓶頸之一，我國(guó)確定了復(fù)合材料要占大飛機(jī)體重20%~25的目標(biāo)，三維機(jī)織復(fù)合材料可以提高復(fù)合材料的層間強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度，疲勞強(qiáng)度等多種性能，適合全面替代制作飛機(jī)機(jī)身，機(jī)翼的二維復(fù)合材料，以提高飛機(jī)的安全性，因此有非常大的市場(chǎng)需求。然而目前國(guó)內(nèi)外尚無確切的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)可以測(cè)量三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料的纖維體積含量，《三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定》標(biāo)準(zhǔn)將引導(dǎo)三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料改進(jìn)設(shè)計(jì)、完善工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)貫徹落實(shí)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策具有重大意義。預(yù)期作用：如果《三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料纖維體積含量的測(cè)定》形成團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)后，將為三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料的研發(fā)、設(shè)計(jì)、工藝、檢驗(yàn)提供重要的依據(jù)，解決三維機(jī)織碳纖維預(yù)制體復(fù)合材料在纖維體積含量測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)上的空白，將促進(jìn)中國(guó)三維機(jī)織碳纖維復(fù)合材料進(jìn)一步發(fā)展，加快三維機(jī)織復(fù)合材料研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化的速率，必將產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)情況，與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，國(guó)內(nèi)外關(guān)鍵指標(biāo)對(duì)比分析或與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況尚未查到同類標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性本標(biāo)準(zhǔn)符合現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。與現(xiàn)行法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)無沖突。八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)編制過程均無重大分歧意見。九、標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明建議作為CSTM