碳纤维增强复合材料.pptx

碳纤维增强复合材料

定义：由碳纤维增强材料与基体材料经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成的复合材料

碳纤维特性

由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。

高强度〔是钢铁的5倍〕

出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)

出色的抗热冲击性

低热膨胀系数(变形量小)

热容量小〔节能〕

比重小〔钢的1/5〕

优秀的抗腐蚀与辐射性能

性能比照

碳纤维力学性能

加工成型方法

喷射成型

注射成型

纤维缠绕成型

拉挤成型

喷射成型

喷射成型是通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到开模外表，经辊压、固化制取复合材料制件的方法。它是为改进手糊成型而创造开发的一种半机械化成型技术。

其优点是生产效率比手糊提高2～4倍，劳动强度低，可用较少设备投资实现中批量生产，材料本钱低；制品整体性好，制件的形状和尺寸不受限制。

主要缺点是现场污染大，树脂含量高，制件的承载能力低。

反响注射成型

反响注射成型(RIM)主要是热塑性塑料的注塑成型。RIM的根本原理是将两种反响物(高活性的液状单体或齐聚物)精确计量，经高压碰撞混合后充入模内，混合物在模具型腔内迅速发生聚合反响固化成型。其突出特点是生产效率高、能耗低。

纤维缠绕成型

纤维缠绕成型是将浸渍树脂的纤维丝束或带，在一定张力下，按照一定规律缠绕到芯模上，然后在加热或常温下固化成制品的方法。

纤维缠绕成型的主要特点是，纤维能保持连续完整，制件线形可按制品受力情况设计即可按性能要求配置增强材料，结构效率高，制品强度高；可连续化、机械化生产，生产周期短，劳动强度小；产品不需机械加工，但设备复杂。

拉挤成型

拉挤成型是一种连续生产固定截面型材的成型方法。主要过程是将浸有树脂的纤维连续通过一定型面的加热口模，挤出多余树脂，在牵引条件下进行固化。

拉挤成型的最大特点是连续成型，制品长度不受限制，力学性能尤其是纵向力学性能突出，结构效率高，制造本钱低，自动化程度高，制品性能稳定，生产效率高，原材料利用率高，不需要辅助材料

碳纤维复合材料的应用

在体育方面的应用

在航天领域的应用

在石油开发中的应用

在核电站中的应用

在电动汽车上的应用

碳纤维在体育领域的大显神威

高尔夫球棒用CFRP制成的高尔夫球棒、可减轻重量约10一40％。根据动量守恒定律，可使球获得较大的初速度。另一方面．CFRP具有高的阻尼特性，可使击球时间延长,球被击得更远

羽毛球拍碳纤维增强复合材料刚成的羽毛球拍其特点是重量轻、刚性大、防止了木制品因其刚性缺乏而造成的断把现象.同时它还具有与上述网球拍一样的优点。

网球拍复合材料制成的网球拍,轻而坚，刚性大，应变小，可降低球与球拍接触时的偏离度。

航天领域新进展

碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力件上，碳/碳和碳/酚醛是弹头端头和发动机喷管喉衬及耐烧蚀部件等重要防热材料，在美国侏儒、民兵、三叉戟等战略导弹上均已成熟应用，美国、日本、法国的固体发动机壳体主要采用碳纤维复合材料。

石油开发中的应用

杆泵抽油系统中，抽油杆是关键部件之一。

传统金属抽油杆自身重大，易腐蚀，疲劳性能较差，采油事故发生率高，而采用碳纤维复合材料拉挤成型技术开发的连续抽油杆具有轻质、高强、耐腐蚀、耐磨损的特点，使采油效率大为提高，广泛适用于高含水油井、深井、超深井和腐蚀井的原油开采。

在核电中的应用

电力是国家能源的重中之重，作为典型的清洁能源，核电具有很多优势，实现核电清洁能源的关键是核燃料的供给，一个核燃料生产工厂一般由数10万台相同的专用别离器组成，如果能够提高每个别离器的生产能力，那么整个工厂的生产能力会得到极大地提高。

选用高比强度和比模量的材料是这种专用设备设计的原那么之一。

随着材料科学的开展，拥有核电先进技术的国家已开始采用全碳纤维复合材料结构的别离器，生产效率为第一代别离器的8倍多。核