碳纤维复合材料(liao)是以树脂为基体碳纤维为(wei)增强体的复合材料,它具(ju)有碳材料的固有本性,又具有纺织(zhi)材料的柔软性和可加工性,是军民两用(yong)型材料。碳纤维复合材料(liao)在航空领域应用较多,其(qi)高比强度、高比模量、可设计(ji)性强并且易于整体成型等诸多(duo)优点,使其在更多(duo)领域有着广泛的应用。
碳纤维材料分类很多,按照其原料种类分类可以分为(wei)三种: PAN原丝、沥青纤(xian)维和粘胶丝。现(xian)在应用较多的是PAN基碳(tan)纤维,其应用高达90%以上,而粘胶基碳纤维产量最低,不足(zu)整体的百分之一。碳纤维性能优势明显(xian),主要有以下几点。
一、材料(liao)密度小
其密度是几大金(jin)属材料的0.2倍到0.57倍之(zhi)间,因此相同的器材使(shi)用碳纤维材料可以在原来(lai)的基础上减轻30%到40%的重(zhong)量。
二、比强度和比模量高
比强度是指材料的(de)拉伸强度与密度之比比模(mo)量是指弹性模量和密度之间(jian)的比值,碳纤维材料比(bi)强度和比模量高,充分说明其具有轻质(zhi)的特点,比模量(liang)一般是其他材料的1.3倍到12.3倍之间,将其应用于很多领域,能(neng)够解决很多传统材料无法解决的(de)问题。
三、设(she)计上的先进性
碳纤维材料具有较强(qiang)的各向异性给材料设计提(ti)供多种可能,并且宽范围的铺层(ceng)取向为设计提供(gong)更为广阔的空间。
四、碳纤维材(cai)料具有良好的抗疲劳特性(xing)
疲劳破坏是指材料在大小和方向随时间(jian)发生周期性变化,在载荷(即交变载(zai)荷)作用下产生裂纹和断裂的现象。碳纤维复合材料中含有较多的碳纤维和(he)树脂基体界面,能有效防止裂(lie)纹的扩展和产生(sheng)。
五、具有较好的抗震性能(neng)
碳纤维复(fu)合材料具有较高的固有频率能够吸收大(da)量的振动能量,这一点尤其(qi)在汽车和轨道交通车辆上得(de)到很好的应用。
六、高温性能好
铝合金最高的承(cheng)受能力是400℃,而碳(tan)纤维复合材料在400℃时强度和弹(dan)性模量几乎无变化,因此其最高(gao)承受能力远远高于400℃。
com 七(qi)、较高的破损安全性
因为碳纤维材料已经是(shi)超静定体系,其受(shou)到破坏需要经过基体损伤、开(kai)裂、界面脱粘纤维(wei)断裂等一系列过程。即使(shi)因为过载而造成少(shao)量的纤维断裂,也会传递到其(qi)他纤维材料上不会造成整个构件(jian)损坏的情况。
八、易于大面积整体成(cheng)形
碳纤维材料的树(shu)脂基体是高分子(zi)材料,虽然成型较难,但是一旦(dan)确定好生产工艺,其成型过程较其(qi)他材料简单。并且碳(tan)纤维材料形成的(de)构件可以整体固化成形(xing),减少零部件生产数量,保证构件的整(zheng)体性和安全性,节省工时和工序也能(neng)够大大降低成本。