傳統(tǒng)制造飛機(jī)的材料(Material)是鋼、鋁(Al)和鈦(Ti)合金(alloy),它們有各自的優(yōu)不好的地方,使用在不同部位。碳纖維復(fù)合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維,其含碳量隨種類(lèi)不同而異,一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性,如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等,但與一般碳素材料不同的是,其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度。碳纖維比重小,因此有很高的比強(qiáng)度。自碳(C)纖維材料開(kāi)始使用,它的優(yōu)勢(shì)(解釋:能壓倒對(duì)方的有利形勢(shì))不斷顯現(xiàn),開(kāi)始用來(lái)制造飛機(jī)等航空航天設(shè)備(shèbèi),現(xiàn)在已經(jīng)有了廣泛(extensive)的應(yīng)用。下面來(lái)說(shuō)說(shuō)它用在飛機(jī)上比其它材料好在哪里。
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先來(lái)看看鋼、鋁(Al)和鈦(Ti)合金(alloy)(titanium alloy)這三種材料(Material)。
碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料,通過(guò)不同的加工方法,加工成為能夠滿(mǎn)足使用要求的材料制品。碳纖維復(fù)合材料在復(fù)合材料大家族中,纖維增強(qiáng)材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。自玻璃纖維與有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合的玻璃鋼問(wèn)世以來(lái),碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進(jìn),使其復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。下面讓我們來(lái)了解一下別具特色的碳纖維復(fù)合材料。相同體積(volume)下鋁的重量最輕,密度(單位:g/cm3或kg/m3)只有2.8g/cm3,但它的強(qiáng)度(strength)也是三者中最低的,耐高溫能力也不太好。鋼材的強(qiáng)度很高,韌性(toughness)也很好,那些對(duì)尺寸要求嚴(yán)格的部件都可以用鋼材來(lái)制作,不過(guò)它的重量很大,密度是7.8g/cm3,在力求減負(fù)減重飛機(jī)中不能使用過(guò)多。鈦合金的重量比鋁重、比鋼輕,強(qiáng)度、耐熱性能等都不錯(cuò),但價(jià)格太高。 再來(lái)看看碳(C)纖維,碳纖維的種類(lèi)非常多,用在飛機(jī)上的都是T300、T800等高性能材料(Material)。碳纖維的密度為1.5g/cm3,只有鋁重量的一半。飛機(jī)克服自身的重力才能飛起,自然是重量越輕越好,輕重量還能省去不少油耗。它的拉伸強(qiáng)度在1.5GMPa以上,比鋁合金(熔點(diǎn)660℃)部件高出幾倍不止,和強(qiáng)度特別高的的合金鋼(alloy steel)差不多,能承受強(qiáng)烈的外力摩擦和沖擊。 舉個(gè)例子,拿波音797飛機(jī)來(lái)說(shuō)吧,一架飛機(jī)使用23噸碳纖維代替其它材料(Material),在整架飛機(jī)結(jié)構(gòu)中占50%的話(huà),重量足足能減輕15噸,可見(jiàn)碳纖維材料(Material)的優(yōu)勢(shì)(解釋:能壓倒對(duì)方的有利形勢(shì))。隨著科技的發(fā)展,相信碳纖維材料(Material)的使用會(huì)越來(lái)越多,我們的生活也因它變的更美好。碳纖維在飛機(jī)上的應(yīng)用
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