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碳纖維金相制樣的核心是低損傷、防分層、防纖維拔出，全程控溫、控壓、控速，從切割到拋光逐級精細化，才能獲得清晰、無偽像的截面組織。

一、制樣總流程

1. 取樣與切割

2. 鑲嵌（冷鑲為主）

3. 研磨（逐級砂紙）

4. 拋光（粗拋→精拋）

5. 清洗與觀察

二、詳細步驟與參數

1. 切割（最關鍵，防分層 / 熱損傷）

• 設備：低速精密切割機（金剛石 / 樹脂切割片）
• 切割片：0.5–1.0 mm 薄型樹脂結合劑或金剛石片
• 轉速：100–150 rpm（CFRP）
• 進給：0.5–1.0 mm/min，緩慢勻速
• 冷卻：全程大量流水冷卻，嚴禁干切
• 方向：盡量垂直于纖維方向切割，減少纖維拔出
• 要點：切完立即清洗，避免樹脂熱軟化、分層、纖維崩斷。

2. 鑲嵌（保護邊緣、便于夾持）

• 首選：冷鑲嵌（環氧樹脂），避免熱壓導致樹脂基體變形 / 軟化
• 材料：低收縮環氧樹脂 + 固化劑（如 EpoxiCure 2）
• 操作：a 樣品放入模具，標記觀察面方向      b 配膠、攪拌、抽真空 / 加壓除泡          c 室溫固化 4–8 h（或按說明書）

• 禁忌：熱壓鑲嵌僅適用于耐高溫基體（如金屬基）

3. 研磨（逐級去損傷，防纖維破碎）

• 原則：從粗到細、逐級降粒度、每級換方向 90°
• 常用砂紙序列（碳化硅 SiC）：
  • P400 → P800 → P1200 → P2500 → P4000（或 P5000）
• 參數建議（手動 / 半自動）：
  • 粗磨（P400）：輕壓，2–3 min，僅去除切割損傷層
  • 中磨（P800–P1200）：每級 1–2 min，壓力 5–8 N
  • 精磨（P2500–P4000）：每級 1 min 左右，壓力 2–5 N
• 要點：
  • 每級必須完全覆蓋上一級劃痕再換砂紙
  • 全程流水沖洗，及時清理砂紙與樣品表面磨屑
  • 碳纖維脆，嚴禁重壓、長時間粗磨，否則纖維易破碎、形成無法去除的損傷層

4. 拋光（去除劃痕與變形層，顯真實組織）

分粗拋與精拋兩步，拋光布與拋光劑匹配使用。

粗拋（去研磨劃痕）

• 拋光布：硬質無絨布（如尼龍、UltraPad、絲綢）
• 拋光劑：3–9 μm 金剛石懸浮液 / 噴霧
• 轉速：150–200 rpm
• 壓力：輕壓，2–3 min，至表面無明顯劃痕

精拋（鏡面、無變形）

• 拋光布：短絨毛 / 呢絨 / 合成纖維布（如 ET 布、Microcloth）
• 拋光劑：0.3–0.05 μm 氧化鋁（Al?O?）或二氧化硅（SiO?）懸浮液
• 轉速：120–150 rpm
• 壓力：極輕，1–2 min，至表面光亮如鏡
• 要點：
  • 拋光時少量多次加拋光劑，保持表面濕潤
  • 精拋后期可只用清水，減少浮塵與嵌入
  • 避免過度拋光導致纖維邊緣圓角、樹脂凹陷（偽像）

5. 清洗與觀察

• 拋光后立即用無水乙醇 + 超聲波清洗，吹干
• 金相顯微鏡下觀察：
  • 明場：看纖維形貌、直徑、分布、界面
  • 偏振光：增強纖維與基體對比度

三、常見問題與對策

四、推薦標準流程（CFRP 通用）

低速水冷切割（120 rpm，0.8 mm/min）

環氧樹脂冷鑲、真空除泡

研磨：P400（2 min）→ P800（1.5 min）→ P1200（1 min）→ P2500（1 min）→ P4000（1 min），每級 90° 換向

粗拋：3 μm 金剛石 + 硬布，2 min

精拋：0.3 μm 氧化鋁 + 短絨布，1.5 min

超聲清洗、吹干、觀察