首先在双螺杆挤出和浸渍设备上制备CGFRPC长丝。PEEK颗粒通过双螺杆挤出机塑化成熔融状态，然后进入并填充浸渍模具。同时，CGF丝束在牵引装置的牵引作用下进入具有弯曲流道的浸渍模具，经预热装置干燥后浸渍peek树脂。随后，CGFRPCs长丝通过出口模头被拉出，冷却后由卷绕装置收集。为了研究牵引速度对复合长丝的微观结构和力学性能的影响，以600Tex CGF为原料生产了6种不同牵引速度的复合长丝。以300Tex连续玻璃纤维为原料，以4.13 mm/s的牵引速度生产复合长丝，用于研究纤维尺寸对复合材料试样力学性能的影响。其中，制备的两种尺寸CGFRPC长丝的工艺参数见表1。

表1 300Tex和600Tex复合长丝的制备工艺参数

三英精密nanoVoxel-3000显微CT

如图2复合长丝剖面图所示，牵引速度从11.25 mm/s降低到2.77 mm/s的过程中，长丝外轮廓的圆度越来越好。由于较高的牵引速度不利于复合材料在出口模头处的充分聚束，故以较高牵引速度形成的长丝通常具有不规则形状，例如扁平形状。而较低牵引速度形成的长丝的外轮廓虽然不是标准的圆形，但它们接近于出口模具内孔的形状。

通过ImageJ 软件，计算出复合长丝在不同牵引速度下的物理参数（即纤维体积分数和孔隙率）如表2中所示。结果表明：纤维体积分数随着牵引速度的降低而减小，这是因为树脂对纤维的缓慢浸渍会导致长丝中的树脂增多。在这组实验中，纤维体积分数在32.19%~39.5%之间波动，最小值和最大值分别与4.13 mm/s和7.64 mm/s的长丝牵引速度相关。

表2 600Tex复合纤维在不同牵引速度下的物理参数

图3中展示了不同牵引速度下复合长丝内纤维、纤维/树脂复合材料和孔隙的三维分布情况，其中树脂/纤维复合材料和孔隙的分布图，取自复合长丝内部截取的长方体。

根据图3（a）可知，较高的牵引速度导致纤维在横截面上呈椭圆形分布，而在纵向截面上大多呈弯曲分布，从而在长丝内部产生一些孔隙。

当牵引速度降低到6.75 mm/s时（见图3（b）），纤维和树脂在长丝中的分布仍然不均匀，还可以检测到树脂集中区域和孔隙，长丝中处于弯曲状态的纤维数量在纵向截面中有所减少。尽管7.64 mm/s长丝中的纤维分布优于11.25 mm/s长丝中的纤维分布，但对于牵引速度低于7.64 mm/s的长丝，仍不能保证纤维分布地更均匀。

在牵引速度为4.13 mm/s时（见图3（c）），纤维在横截面上呈圆形分布，在纵向截面上呈较直分布，此时长丝内部未见孔隙。

图3 在牵引速度为(a) 11.25 mm/s (b) 6.75 mm/s (c) 4.13 mm/s时，复合纤维的三维分布(左)、纤维/树脂结合(中)和孔隙(右)图

为了对复合长丝中的孔隙进行三维形态表征，将含有明显孔隙的部分进行虚拟剖切，得到纵向剖面图（图4(a)和(b)），然后将纵向剖面图局部放大，以获得孔的形态（图4（c））。结果表明：复合长丝中的孔隙通常出现在纤维附近，且孔隙分布不连续、不均匀。由此推测：由于模具中的树脂分布不充分/不均匀，且纤维展开不充分，使得树脂与纤维相结合的位置容易出现气孔。

图4 (a)纵向剖切 (b)纵向剖面图(c)复合材料细丝孔隙形态

表3 600Tex复合纤维在不同牵引速度下的物理参数