下载后可任意编辑碳纤维复合材料应用讨论报告摘 要: 本文对碳纤维复合材料的应用进行了综述, 介绍了当前碳纤维复合材料的优异性能、 国内外进展现状及趋势及在其所应用领域中的进展前景。同时, 也指出了碳纤维复合材料在应用和进展中所存在的问题, 并给出了解决这些问题的对策及建议。关键字: 碳纤维, 复合材料, 应用前景 1 前言碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体与树脂、 陶瓷及金属等基体复合而成的结构材料。碳纤维是纤维状的碳素材料, 含碳量在90% 以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、 高温状态下碳化而制得。碳纤维除了具有十分优异的力学性能外, 碳纤维还具有低密度、 耐高温、 耐腐蚀、 耐摩擦、 抗疲劳、 震动衰减性高、 电及热传导性高、 热膨胀系数低、 穿透性高等优良性能[1]。基于此, 到当前为止, 用碳纤维与其它基体复合而成的先进基复合材料是当前用得最多, 也是最重要的一种结构复合材料。碳纤维复合材料与金属材料或其它工程材料相比有许多优良的性能, 如表1-1所示[2]: 表1-1 各材料性能比较材料密度ρ/(g⋅cm-3)弹性模量E/GPa抗拉强度σ/MPa比模量(E/ρ)/[ GPa/(g⋅cm-3)]比强度(σ/ρ)/[ GPa/(g⋅cm-3)]最高使用温度/℃钢SAE1010( 冷轧) 7.8720736526.300.05500～650铝6061-T62.7068.931025.520.11150～250高强度碳纤维环氧基( 单向) 1.55137.8155088.901.0080~215高模量碳纤维1.632151240131.900.7680～215下载后可任意编辑环氧基( 单向) 碳纤维环氧基( 准各向同性) 1.5545.557929.350.3780～215经过比较可知, ( 1) 碳纤维复合材料比强度是钢SAE1010( 冷轧) 的近20倍, 是铝6061-T6 的近10倍; 其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。因此其具有高的比强度和比模量。( 2) 大多数碳纤维复合材料可经过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁, 达到性能最佳。( 3) 碳纤维复合材料密度低, 质量轻, 能有效减轻构件重量。除此之外, 碳纤维复合材料还有多选择性成型工艺、 良好的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性等。 由于碳纤维复合材料具有优于其它材料的性能, 世界各国都在大力进展碳纤维复合材料。 碳纤维复合材料总产值147亿美元, 其中CFRP产值94亿美元, 约占64%。碳纤维复合材料的需求7.2万t, 2024年估计需求量将达14.6万t( 图1-1) , —2024年全球碳纤维复合材料年均增长率都将超过11%[3][4]。 、 2024 年的需求量为预测值。下载后可任意编辑图...
