碳纤维增强复合材料的优异的力学性能和热物理性能,使它广泛的应用于核反应堆,固体火箭喷管,热交换器和制动盘 [2]。而C-C材料的热烧蚀性能广泛应用于烧蚀型防热材料。如:用于火箭的喷管喉衬和远程导弹头锥;其次,在电子电器工业可作电极板,医疗中可作人工心脏瓣膜阀体。它以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以碳或石墨化的树脂作为基体。复合以后的这种材料在高温下的强度好,高温形态稳定,升华温度高,烧蚀凹陷性,平行于增强方向具有**度和高刚性,能抗裂纹传播,可减震,抗辐射。碳复合材料的成型加工技术包括碳纤维的坯体制造、碳基体的制造和基体与纤维的复合。首先,将碳纤维或碳纤维织物制成坯体,根据原料形式不同分为:长纤维缠绕法;碳毡短纤维模压或喷射成型;石墨布叠层。目前,其坯体研制以三向织物为主,三向织物以X、Y、Z方向互成90o正交排列,各方向的碳纤维在织物中保持准直,因此能较好的发挥纤维的力学性能。同时也促进了氮、磷之类营养盐类等的分解与去除。国产碳纤维填料
其次,制作复合材料的基体。碳-碳复合材料的基体有树脂碳和热解碳两种,树脂碳是由合成树脂或沥青经碳化和石墨化获得,热解碳是由烃类气体的气相沉积获得。***,把坯体与基体复合成型。方法有两种一、把来源于煤油和石油的熔融的沥青在加热加压的条件下浸渍到碳纤维坯体的结构缝隙中,然后使其热解,再反复浸渍-热解直到复合材料达到要求密度。二、通过气相化学沉积法在热的基质材料上形成**度热解石墨。RTM工艺是复合材料较为常用的一种成型工艺,该工艺是将纤维增强材料或预成坯铺放到闭模模腔内,用压力将树脂液注入模腔,浸透纤维或预成型坯,然后固化,脱模成型制品。其工艺特点为,可以制造两面光洁的制品,成型效率高,适合于中等规模(年产量为2万~5万件)的复合材料产品生产,为闭膜成型技术,不污染环境,增强材料可根据产品受力情况任意铺放。生产设备投资少,属于低成本、高性能复合材料成型技术,尤其适合于小批量、多品种汽车结构件、覆盖件的生产,国外已普遍应用。常州碳纤维填料系南通荣恒环保设备有限公司下属子公司。
碳元素具有同素异构现象,常见的有无定形碳、石墨和金刚石。由于分子结构不同,性能差异很大。前者几乎没有强度;后者则具有很高的强度和硬度。石墨的分子结构是层状的六方晶体结构,呈现各向异性:平行于层面方向的强度和弹性模量高,而垂直于层面方向的强度和弹性模量则较低。碳纤维就是一种由许多石墨晶体组成的多晶纤维。尽管这些晶体在纤维内的排列是不规则的,但为获得**度和高模量的碳纤维,希望纤维中石墨层面的方向平行于纤维轴线方向。通常,把石墨晶体层面和纤维轴线的交角叫取向角。
在与热塑性或热固性树脂基体相结合时,碳纤维束可以采用多种形式用于工程应用。最常见的应用是,将它们缠绕在心轴上成管状,将它们拉模以挤压成型,或者将它们编织成带状物和织物。上述碳纤维组合方式可以产生超**度的自定义的几何形状,***用于航空航天、汽车、***和其他行业。碳纤维组合后可增强机械性能以及耐热和耐化学腐蚀特性,使其成为高级制造的理想选择。碳纤维具有很强的刚性和抗拉伸强度,而相对密度却远低于钢和铝。碳纤维的强度重量比极高,因此被***用于航空航天和汽车行业。其互相结合后,整体综合寿命完全可以达到10年以上。
采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切碳纤维,最大长度可达50cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。(见气相生长炭纤维)分类及命名现在碳纤维的主要产品有聚丙烯腈基,沥青基及黏胶基3大类,每一类产品又因原纤维种类、工艺及**终碳纤维性能等不同,又分成许多品种。“碳纤维”一词实际上是多种碳纤维的总称,因此分类及命名就十分重要。该设计赋予填料具有极强脱氮效果的特性。定制碳纤维填料销售方法
力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。国产碳纤维填料
碳纤维增强复合材料是以碳纤维或碳纤维织物为增强体,以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料。在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比刚性,轻量化效果十分明显,在航空航天、**产品中得到广泛应用。应用在车身结构件中,减轻质量效果尤为明显,比钢铁材料轻50%,比铝材轻30%,因此得到国内外各大汽车公司的***关注。
碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。
(1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中,它是**轻的材料;高温的强度好,在2200℃时可保留室温强度;有较高的断裂韧性,抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料,纤维取向明显影响材料的强度,在受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应”即在施加载荷初期呈线性关系,后来变成双线性关系,卸载后再加载,曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。
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