碳纤维是用人造纤维为原料,在隔绝空气的条件下经高温碳化而成的。用作碳纤维的原料要求在加热升温时不熔化、不剧烈分解。工业上常用的原料是腈纶、沥青和人造粘胶纤维。它们在200-300℃的空气中并施加一定的张力进行预氧化处理,然后在氮气的保护下,在1000-500℃的高温下进行碳化处理,即可制成含碳量为85%-95%的碳纤维。如果将碳纤维在2500-3000℃的高温下,在氮气中进行石墨化处理,则碳纤维中的石墨晶体沿着纤维方向的排列会更加整齐,从而提高了弹性模量。经过石墨化处理的碳纤维又称石墨纤维或高模量碳纤维。与玻璃纤维相比,碳以石墨方式出现,是六方晶体结构有着先进的设备和专业的技术团队。现代碳纤维填料是什么
1879年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得碳纤维并获得**,但当时制得的纤维力学性能很低,工艺也不能工业化,未能获得发展。20世纪50年代初,由于火箭、航天及航空等前列技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另外,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得碳纤维连续长丝,这一工艺奠定了碳纤维工业化的基础。40多年来,碳纤维经历的重大技术进展如下:20世纪50年代初,美国Wright-Patterson空军基地以黏胶纤维为原料,试制碳纤维成功,产品作火箭喷管和鼻锥的烧蚀材料,效果很好。1956年美国联合碳化物公司试制高模量黏胶基碳纤维成功,商品名“Thornel—25”投放市场,同时开发了应力石墨化的技术,提高碳纤维的强度与模量。长宁区碳纤维填料同时也促进了氮、磷之类营养盐类等的分解与去除。
主要优点强度/刚度的轻微增长这直接使零件强度更大、刚性更强。提升热稳定性碳纤维的热膨胀系数低,有助于减少打印过程中的翘曲。此外,这还有助于防止打印零件在高温环境下变形的情况。更高的打印零件精度机械稳定性和热稳定性均得到提高,这意味着,采用碳纤维填充的零件相比未填充的零件来说,尺寸精度更高。连续碳纤维是采用热塑性涂层的长碳纤维束。然后,使用CFR过程将这些纤维束铺设到热塑性FFF 零件中。在此过程中,通过加热的喷嘴挤出材料,将热塑性涂层热熔合到零件上。在3D打印零件的每一层中,纤维可以按照各种2D方向放置。
经高温处理后,其含碳量超过90%以上之纤维材料,称之为碳纤维。碳纤维之种类分类有许多方法,可依原料、特性、处理温度与形状来分类。若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦(Rayon)系与木质(Lignin)系;聚丙烯腈(Polyacrylonitrile)系;沥青(Pitch)系;酚树脂系与气相碳纤系等六种。若依特性则分为普通碳纤维;**度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。普通碳纤维之强力在120㎏/㎜2以下,杨氏模数(Young掇 Modulus)在10000㎏/㎜2以下者称之;**度高模数者,则强力在150㎏/㎜2以上,模数在17000㎏/㎜2以上时称之。同时赋予整个复合填料不易堵塞和比表面积大、生物亲和性好等三大优点。
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。同时开发了应力石墨化的技术,提高碳纤维的强度与模量。嘉定区碳纤维填料
由此可产生由内而外,呈同心圆状排布的厌氧区、兼氧区、好氧区。现代碳纤维填料是什么
目前,碳-碳复合材料的发展立足于新工艺、新设备的研制与发展,努力降低生产成本,而且努力的想办法克服自身的缺点。如:碳-碳复合材料的抗氧化的性能差,目前改善的方法有:浸渍树脂时加入抗氧化剂;气相沉碳时加入其它抗氧化元素等等。碳-碳复合材料还有其它固有的缺点,如在加工方面制造加工的周期太长、可塑性太差、成本太高,这些不足之处在以后的发展中将会得到解决。汽车碳纤维又称汽车碳化纤维,泛指一些以碳纤维编织或多层复合而成的材料。因为它又轻又坚硬,所以它的用途很***。主要是应用在外壳和零件上面。汽车碳纤维有着质轻、安全、经济的特点。现代碳纤维填料是什么
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