碳纖維複合材料是塑性材料還是脆性的

時間 2021-05-05 17:19:01

1樓:光環國際

碳纖維複合材料

碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體複合,製成的結構材料簡稱碳纖維複合材料。

概況

在複合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂複合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的複合材料相繼研製成功,效能不斷得到改進,使其複合材料領域呈現出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維複合材料。

結構

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小,因此有很高的比強度。

碳纖維是由含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維,經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝製成的。

碳纖維是一種力學效能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000mpa亦高於鋼。因此cfrp的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000mpa/(g/cm3)以上,而a3鋼的比強度僅為59mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。

用途

碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體複合,製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂複合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩定性高的場合,碳纖維複合材料都頗具優勢。

碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的,現在還廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術效能的要求日益苛刻,促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期,高效能及超高效能的碳纖維相繼出現,這在技術上是又一次飛躍,同時也標誌著碳纖維的研究和生產已進入一個高階階段。

由碳纖維和環氧樹脂結合而成的複合材料,由於其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。因為航天飛行器的重量每減少1公斤,就可使運載火箭減輕500公斤。所以,在航空航天工業中爭相採用先進複合材料。

有一種垂直起落戰鬥機,它所用的碳纖維複合材料已佔全機重量的1/4,佔機翼重量的1/3。據報道,美國太空梭上3只火箭推進器的關鍵部件以及先進的mx導彈發射管等,都是用先進的碳纖維複合材料製成的。

現在的f1(世界一級方程錦標賽)賽車,車身大部分結構都用碳纖維材料。頂級跑車的一大賣點也是周身使用碳纖維,用以提高氣動性和結構強度

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成複合材料。碳纖維增強的複合材料可用作飛機結構材料、電磁遮蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。

優勢

1、高強度(是鋼鐵的5倍)

2、出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫)

3、出色的抗熱衝擊性

4、低熱膨脹係數(變形量小)

5、熱容量小(節能)

6、比重小(鋼的1/5)

7、優秀的抗腐蝕與輻射效能

2樓:東莞市橋聯機械

是熱固性的,熱塑性的暫時還達不到這個標準,你指的脆性是?

3樓:匿名使用者

一般來說是脆性材料,加工的時候深度過大或者切削速度小就容易斷裂

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