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碳纤维复合材料

发布日期:2018-12-05

什么是碳纤维复合材料

碳纤维复合材料是复合材料中的一种纤维增强材料,自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。

碳纤维复合材料是由有机纤维经过一系列热处理转化而成,含碳量高于90%的无机高性能纤维,是一种力学性能优异的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维材料。

碳纤维复合材料在汽车领域中应用

现在的F1(世界一级方程锦标赛)赛车,车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维,用以提高气动性和结构强度。碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

碳纤维复合材料的种类

碳纤维复合树脂材料

由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料,由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤,就可使运载火箭减轻500公斤。所以,在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机,它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4,占机翼重量的1/3。据报道,美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等,都是用先进的碳纤维复合材料制成的。

碳纤维复合金属材料

碳纤维复合金属材料是一种在均匀分散碳纳米纤维的同时提高刚性的碳纤维复合金属材料。碳纤维复合金属材料的制造方法包括:工序(a),混合弹性体(30)、增强填料(50)、以及碳纳米纤维(40),并利用剪切力使其分散而获得碳纤维复合材料;以及工序(b),将碳纤维复合材料的弹性体与金属材料置换,其中,增强填料(50)至少提高金属材料的刚性。

碳纤维陶瓷复合材料

碳纤维陶瓷复合材料是由石墨纤维和陶瓷复合而成的,其密度低,高温强度和弹性模量很高,耐磨性、耐蚀性和韧性良好。例如,碳纤维增强氮化硅陶瓷可在1 400℃长期工作;碳纤维增强石英陶瓷的韧性比纯烧结石英陶瓷大40倍,抗弯强度大5~12倍,能承受1200-1500℃气流的冲击等。碳纤维陶瓷复合材料主要作为高温材料和耐磨、耐蚀材料,如喷气飞机的涡轮叶片等。

碳纤维复合材料工艺应用优势


1、高强度(是钢铁的5倍);2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温);3、出色的抗热冲击性;4、低热膨胀系数(变形量小);5、热容量小(节能);6、比重小(钢的1/5);7、优秀的抗腐蚀与辐射性能。

碳纤维复合材料

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