復(fù)合材料(Material)由增強(qiáng)相和基體兩部分構(gòu)成,基體相起到傳遞(transmission)應(yīng)力的作用,一般為金屬、陶瓷(原料:非金屬礦物)、樹脂(Resin)聚合物,增強(qiáng)材料有纖維、顆粒、晶需三種形態(tài)(pattern),其主要作用是承受載荷。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。碳(C)纖維是高性能復(fù)合材料最常用、最重要的增強(qiáng)相,可以和多種材料復(fù)合,這篇文章小編就來(lái)講一下碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的分類。
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碳(C)纖維增強(qiáng)樹脂(Resin)基復(fù)合材料(Material):它是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之一,也是使用的最多的碳纖維復(fù)合材料。上世紀(jì)60、70年代,碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料開始投入使用,現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)非常成熟了。使用領(lǐng)域包括航天軍工、汽車高鐵、醫(yī)療器械、體育用品、機(jī)械制造。
碳(C)纖維增強(qiáng)陶瓷(原料:非金屬礦物)基復(fù)合材料(Material):和陶瓷材料相比,碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料在保持了原有優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上,還具有較好的韌性和力學(xué)性能,當(dāng)受到較大外力,碳纖維能有效阻止裂紋在陶瓷基體中擴(kuò)展,并進(jìn)一步改變陶瓷的脆性斷裂(fracture)形態(tài)(pattern)。
碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強(qiáng)度大,硬度高,遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家(美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)),對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。它主要應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域。
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碳(C)纖維增強(qiáng)碳復(fù)合材料:耐腐蝕性強(qiáng)、耐摩擦性好、質(zhì)量輕、熱抗沖擊性能好,作為結(jié)構(gòu)件和功能材料一般應(yīng)用在化工、冶煉金屬和生物工程(Engineering)領(lǐng)域。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)樹脂復(fù)合的玻璃鋼問世以來(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。它在軍事領(lǐng)域也有廣泛(extensive)的應(yīng)用,作為耐熱材料被用于火箭噴管、導(dǎo)彈候襯托以及飛行器隔熱層等。另外由于碳材料與生物組織具有天然的生理相容性,它也可以作為生物材料用于人造器官, ;心臟瓣膜 ;就是采用這種材料制成的。
碳(C)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料(Material):它的基體一般是鎂、鋁(Al)、鈦(Ti)或其合金(alloy),與原有的金屬材料相比,加入了增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料后在比強(qiáng)度(strength)和比模量方面顯著(striking)提升。其中,鋁基復(fù)合材料應(yīng)用最廣泛(extensive),相關(guān)(related)技術(shù)最成熟。
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