《碳纤维复合材料》PPT课件

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1、碳纤维复合材料------2013.4.16碳纤维复合材料概括结构-性能应用发展前景4123社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进.———恩格斯5制备工艺概括--碳纤维碳纤维（carbonfiber）它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去30多

2、年，它至今仍保持纤维形态。碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能。此外，还具有纤维的柔曲性和可编性。碳纤维既可用作结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速。结构和性能化学性能物理性能碳纤维具有稳定价态，具有稳定的化学性质！耐强酸，耐强碱等优异性能！耐高温、耐摩擦、导电、导热比重不到钢的1/4抗拉强度是钢的7~9倍人生最重要的不是努力，不是奋斗，而是抉择。碳纤维特点(1)密度小、质量轻,碳纤维的密度为

3、1.5-2g/cm3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高,其强度比钢大4-5倍,弹性回复为100%；(3)热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)摩擦系数小,并具有润滑性；(5)导电性好,25℃时高模量碳纤维的比电阻为775Ω·cm,高强度碳纤维则为1500Ω·cm；(6)耐高温和低温性好,在3000℃非氧化气氛下不熔化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软也，不脆化；耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。除此之外，碳纤维还具有耐油、抗

4、辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。碳纤维用途混凝土结构物、桥梁及建筑物的梁、柱、面板加固。隧道、港湾设施、烟囱、仓库、厂房的加固。受盐害的混凝土、桥梁以及河川构造物的防护和加固。碳纤维应用碳纤维加固碳纤维布碳纤维棒碳纤维管碳纤维加固法碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。碳纤维布飞机一次构造件：主翼、尾翼、机体二次构造件：辅助翼、方向舵、升降舵内装材：地板、间隔、梁、洗面所、座席火箭助推器、防护罩、发动机罩、高频传送器人造卫星天线、太阳能电池板、结构件钓

5、具钓鱼杆、卷线器高尔夫杆、头、面板、鞋球拍网球、羽毛球、壁球自行车车架、车轮、龙头汽车传动轴、赛车、尾翼、引擎盖、整流罩摩托车头盔、排气管罩、后视镜壳火车列车列车车体、磁悬浮列车、座席.航空航天国防用碳纤维布体育娱乐器材用碳纤维布工业用碳纤维布表面光滑、重量轻、高强度、高摸量；耐腐蚀、抗紫外线不易老化；机械性能优良等优良特点。用碳纤维制造的钓竿具有轻、坚实、抗拉强度高的特点，但在使用时应特别注意防电。钓竿管道Vision02Vision04碳纤维管抗拉强度大，弹性模量高，轻质，耐久性能好，耐磨损，抗腐蚀。用于鱼杆的配尖、风筝骨架、账棚撑

6、杆、运动器材等。高比强、高比模、耐疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑和吸能抗震等碳纤维的另一重要特性就是比重小。碳纤维棒碳纤维的制备碳纤维根据原料不同，可以分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维三种。碳纤维主要经过原料的聚合，纺丝，预氧化，炭化和石墨化之后即可制得。聚丙烯腈溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和本体聚合，通过湿法纺丝或者是干喷湿纺法纺丝制得原丝。黏胶基碳纤维的制备工艺流程具体如图所示。碳纤维增强复合材料纤维增强基复合材料是由碳纤维织物增强碳或石墨化的树脂（包括沥青）碳以及化

7、学气相沉积碳所形成的复合材料，简称碳-碳复合材料。它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。碳复合材料的特性碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。（1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高温的结构中，它是最轻的材料；高温的强度好，在2200℃时可保留室温强度；有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性；而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影

8、响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现“假塑性效应”即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。(2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热