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碳纤维复合材料基础知识

文章出处:网络责任编辑:管理员人气:发表时间:2015-08-31【

一、复合材料(Composite Material)的定义
        由两种或两种以上不同材质所制成的材料叫做复合材料。
      纤维(Fiber) 内容来自123456

补强材:提供复材绝大部分的强度(strength)及强性模数(Modulus)即复材的机械性能主要取决于所使用的纤维。
基材( matrix)
基材的功能
传送或分散应力至每根纤维上
固定纤维所需的排列方向
(1)    保护纤维免受摩擦或外界的侵蚀破坏
(2)    结合各纤维免受应力的破坏或变形
2、    分类:
可分为热固性树脂(Thermosetting)和热塑性树脂(Thermoplastic)两大类。
热固性树脂主要包括不饱和聚酯(UP)、环氧树脂(Epoxy)及聚亚酰胺树脂(Polyimide 、BMI)
热塑性树脂主要包括:PE、Polysnfone等高性能工程塑胶。
碳纤维的特性与功能
(一)    碳纤维和其它补强材的机械性能比较 123456
复合材料的补强材料有玻纤、碳纤、硼纤、碳化矽、铝、芳香族的等各种相位,在选用补强材料时,首先是根据抗拉强度和抗拉弹性系数加以决定,对航空、航天等机具,重量对其性能影响极大,也就是轻强度特性极为重要,强度和弹性系数分别除以比重的比强度和比弹性大者,是航太工业所追求的材料,玻纤的弹性系数为70-80Gpa,东洋纺织公司所开发的可达,硼、碳化矽、氧化铝等无机纤维的弹性系数为200-400,碳纤维为不等。
(二)    不同类碳纤维的性能比较
碳纤维是由六个具有SP2轨道的碳原子构成平面则会形成和石墨类似的结晶构造,结晶若沿着纤维轴理论强度为180Gpa,理论弹性系数为1020Gpa,目前碳纤实测强度以结晶(whiskwer)的21 Gpa最高,弹性系数则以UCC公司Pitch类碳纤维试验品的965Gpa最高。
碳纤维化复合材料的优缺点
优点:

123456


(1)    强度和弹性系数高、比重小
(2)    疲劳强度高
(3)    比金属的震动衰减性好
(4)    潜变小
(5)    耐摩耗性佳,摩擦系数小
(6)    热的扭安定性良好
(7)    极低温度下的热传导性小
(8)    耐腐蚀及耐化学性优异
(9)    具有导电性但为非磁性体
(10)    X光射线的透过性大
(11)    具有电波的遮蔽性
缺点:
(1)    破坏伸度小,有剪断或钻孔时,静力强度就会大幅度下降,而且耐冲击强度低;
(2)    和纤维方向相比,非纤维方向及层间的物性低落,在最后破坏前和纤维方向成90度的横方向会龟裂,受冲击时会产生层间剥离,因此受冲击后残存强度低落;

内容来自123456


(3)    在吸湿情况下,高温时的物性低落。
本文来自123

纤维强化复合材料中纤维作用 : 
    承受主要负载
    限制微裂纹延伸
    提高强度与刚性
    改善抗疲劳性、抗潜变性
    提高材料使用寿命与可靠性
纤维强化复合材料中基材作用 : 
    传送应力 , 分散应力
    固定纤维方向
    决定复材的电气特性、化学性质
    决定复材最高使用温度 内容来自123456

 
 

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