碳纤维在航空领域的应用毕业论文
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
刘强
文章首先分析了碳纤维复合材料应用在航空航 天领域中的优 应 用广 泛 ， 军 用飞 行 设备 要求 体积 小 ， 飞 行速 度 快 ， 并且 外层材 料 要 势， 并 对碳 纤 维 发 展 历 程 做 出概 括 。 其 次 重 点 介 绍碳 纤维 复合 材 料 牢 固耐 用 。 针 对 这一 空航 天领 域 中的 具体 应 用 ， 以 及该 种 复合材 料 技 术在 我 国 的发 完 成 了目标 ， 设 计 制 造 的 设 备应 用成 本 更少 ， 整 体 体 积 也有 明显 的 展现状。 可帮助技术人员了解碳纤维复合材料具备的特征。 减少， 能够在短时间内提升速度， 外形材料在高温状态下不会受到
碳 纤维 复合 材料 的优势 影响。 碳纤维与其他复合型材料相比较， 自身重量更小， 并且可以根 ２ ， 碳／碳复合材料 据不 同的使用需求对材料进行成型处理。 在对航空航天领域的成品 碳／ 碳 复合材 料 中加 入 了纤维 物 质， 属于 碳纤 维 材料 的 增强 版 ，
一
．
重 量 进行 计 算 时， 发现 使 用碳 纤 维 复合材 料后 与 同等 体 积 的零 件 相 继 承 了石墨 材 料 的优 点 ， 化 学性 质更 稳 定 ， 使 用过 程 中也 不会 受 到 比较 ， 自重降低了５ ０ ０ 公斤。 这更加验证了碳纤维材料的发展优势， 其他 物 质 的 污染 ， 根 据 不 同使 用 方 向， 可 以在 原 料 中添 加 一 些 化 学 飞机等航 天设备 自重减轻后， 能够减 少运行期间的油耗， 对飞机外 成 分。 将 其制 作 成 需要 的部 件 形式 ， 通 常 也是 在 热 处 理 条件 下来 实 部 机 构 也 能 起 到 保护 作 用 。 虽然 碳 纤 维 自身重 量很 小 ， 但在 使 用 过 现 的 ， 具 有极 强的 可控 性 ， 一次 成 型后 坚 固耐用 。 机 翼 部 分在使 用中 程 中能 够 承受 高 温 带 来 的 影 响 ， 材料 自身 性 质 不会 轻 易 变 化 ， 为飞 需要 承 受 大 量 摩 擦 ， 一旦 材 料 耐 高温 性 能 差 便 会 发生 形变 ， 飞 机 不 机等 航 空 航 天设 备 的运 行提 供 了稳 定保 障 。 能 正常 行 驶 在空 中， 引发 严 重 的安 全 事 故 。 因此 在 制 造 过程 中都 会 除 上 述优 点外 ， 碳 纤 维 材 料 还 具 有优 异 的 承 载性 能 ， 其 强度 可 对 材 料 高温 环 境 中的 变化 进行 观 察 ， 选 定 自重合 理 的 材料 。经过 多 以达 到 钢 材料 的５ 倍以上。 这一点是 其他 材 料 很 难达 到 的 。 飞 机 在 起 次测 试实验 ， 发现碳／ 碳复合材料能够符合这一要求 ， 并且制造成 飞 期 间， 需要较大的初始速度， 达 到一 定 速 度后 才 能 够 Ｊ ｉ Ｎ Ｎ起飞。 本也 不 会有 明显 的增 多。 飞机 在 行 驶 期 间也 会 承受 空气 摩擦 带 来 的压 力 ， 因此 对 外层 材 料 耐 四． 我 国碳 纤维 复合 材料发 展现状 航 空 航 天 领 域 是 世 界 碳 纤 维 的传 统 市场 ， 航 空器 中碳 纤 维 复 高温 性 能 的要 求 极 高 。 经过 测 试 了解 到 ， 碳 素 纤维 能 够 在 ２ ０ ０ ０ ￣ Ｃ的 高温 环 境 中保 持 性 质不 变 ， 结 构 形 状也 不 会 发 生改 变 。 并且 碳 纤 维 合材 料 的 使用 量 未来 几年 将 以年 均 １ ２ ％的速 度继 续增 长 ， 估 计将 从 化学性质稳定， 不容 易 被 氧化 ， 应 用 在 航 天 设 备 的外 部 结 构 中 ， 也 ２ ０ ０ ８ 年的 ８ ２ ０ ０ 吨 增加 至２ ０ １ ０ 年的ｌ 万 吨 以上 ， ２ ０ １ ２ 年 可达 １ ． ３ 万吨 。 不会 被 轻 易 的腐 蚀 ， 这 种性 质也 是 传 统复 合材 料 中不 具 备 的 。 这 样 碳纤 维 复合材料 约 占空 客Ａ３ ８ ０ 飞机 ３ ５ 吨结 构 材 料 中的２ ０ ％ 以上 ， 包 能够 保 护 飞 机安 全 ， 使 用解 读 阶 段 外层 结 构 不会 变 形 ， 制 造 成 本 方 括 中央 翼 盒 、 机尾 组 件以 及 压舱 壁 。 波音 ７ ８ ７ 中结构 材 料 有近 ５ ０ ％需 面也 有 明显 的 降低 。 要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强塑料， 包括主机翼和机身。 金属 结 构 材 料 采 用碳 纤 维 复合材 料后 不仅 可 以减 轻机 身质量 ， 而 且 ＝． 碳 纤维 的发展 大 型 飞 行 设 备 的 自重 问题 一直 是 航 空 航 天 领 域 研 究 的 重 点 内 还可 以 保证 不 损 失 强度 或 刚度 ， 大 大提 高 了燃 油 经济 性 。 新 一 代 的 容， 减轻飞机的 自重能够更准确的控制制造成本， 飞机飞行的速度 客机将使用更高比例的碳纤维复合材料。 也会 有 明显 提 升。 因此 在 大 型飞 机 制 造 领域 中最 先 提 出了碳 纤 维 复 现阶段我国的国际竞争力在不断地增强， 但是现实中存在的问 合材 料 的 理念 。 但 此 类材 料 技 术 最早研 发 的领 域并 不是 航 空 航 天 ， 题是 ， 我 国 的碳 纤 维 复合 材 料 的发 展 并 不 能 满 足 现 实 生 活 中的 需 求， 作 为航 天 航 空 领域 的重 要支 柱 ， 碳纤 维 复合材 料 的生 产 和 研 究 随着 技 术逐 渐 进步 完善 才 被应 用 到高 科 技 生产 环 节 中。 制 作碳 纤 维 混 合材 料 时 ， 要 考虑 材 料 使用 后 复合 的 部 分。 最 常 直接 关 系到 我 国高 新 技 术 产业 尤 其 是 航 天 航 空 产业 能 否 占领 世 界 见 的 是 将 碳 纤 维 与 树 脂 材 料 进行 符合 ， 这 样成 本 的 化 学 性 质 更 稳 的科 技技 术前 沿 ， 因此 国家 的大 力 扶 持起 着相 当重 要 的作 用 ， 不 仅 仅是 要 在资 金 上给 予 帮 助 ， 更 要创 造 良好 的 环境 来促 进 发 展 。 在 政 定， 并 且在 优 点上 能 够互 相结 合， 在 航 天 飞行 设 备 中应 用广 泛 。 碳 纤
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基复合材料组成的一种新型材料。
碳纤维因其高强度和轻质，在航空航天领域中备受青睐。
树脂基则能够使碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐热性。
碳纤维复合材料在航空航天领域中有着广泛的应用前景。
碳纤维复合材料在飞机制造中具有重要的应用价值。
飞机作为航空航天领域的主要设备之一，对材料的要求尤为严格。
传统的金属材料在满足飞机强度和耐久性的却往往会带来较大的结构重量。
而碳纤维复合材料因其轻质高强的特点，能够显著减轻飞机的自重，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
碳纤维复合材料在飞机机身、翼面、舵面等部件的制造中有着广泛的应用。
与此碳纤维复合材料还能够有效提高飞机的使用寿命，减少维护成本，因此在未来飞机制造中有着巨大的潜力。
碳纤维复合材料在航天器制造中也具有重要的应用价值。
航天器要求具有极高的机械性能和热性能，能够在极端的空间环境中良好运行。
传统的金属材料往往难以满足这些要求，而碳纤维复合材料由于其优异的耐热和耐腐蚀性能，特别适用于航天器制造。
它不仅能够减轻航天器的重量，提高发射载荷，还能够提高航天器的稳定性和耐久性。
在未来航天器研制中，碳纤维复合材料有望得到更广泛的应用。
除了在飞机和航天器中的应用，碳纤维复合材料还可以用于航空航天领域的其他方面，比如火箭、导弹、航空发动机、航空航天设备等领域。
其优异的性能能够为这些设备提供更好的整体性能，并且减轻整机重量，提高燃烧效率，延长使用寿命，降低维护成本。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用并非没有挑战。
碳纤维复合材料的制造成本相对于传统金属材料较高，这使得一些航空航天制造公司在应用上存在一定的顾虑。
碳纤维复合材料的工艺要求较高，需要特殊的生产设备和技术，这也增加了生产难度和成本。
碳纤维复合材料的环保性能和可再生性也是当前亟待解决的问题。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用具有广阔的前景，虽然在应用过程中会面临一些挑战，但通过技术创新和工艺提高，相信这些问题都能够得到合理解决。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用摘要：与其它高性能纤维相比，碳纤维具有优异的力学性能、较高的比模量，甚至在高温下，碳纤维的强度也不会受到影响。
此外，在导电，热传导和电磁屏蔽方面也表现出良好的优异特性。
碳纤维复合材料在飞机上的应用越来越广泛，性能也越来越好。
近年来，近一半以上的碳纤维复合材料应用于新型高端航空产品。
碳纤维复合材料用于航空器促进航空业快速发展，取得良好成效，对于碳纤维产业进一步发展有重要意义。
关键词：碳纤维复合材料；航空领域；应用研究1.碳纤维复合材料的优势碳纤维相对于其他复合型材料本身重量较轻，且能够根据不同使用要求成型处理材料。
航空航天领域成品重量计算中发现采用碳纤维复合材料比相同尺寸零件自重减轻500公斤。
这更证明碳纤维材料在研制过程中的优越性，当飞机和其他航天设备自重降低时，可以降低工作过程中的燃油消耗，同时还可以为飞机外部机构提供防护。
尽管碳纤维本身重量较小，但是其在服役期间可以经受高温所造成的冲击，而且材料本身的特性也不容易发生改变，这就给飞机和其他航空航天设备提供了一个稳定的工作保证。
除了以上优点之外，碳纤维材料承载性能也很突出，强度可达钢材料强度的五倍以上。
这一点是其他材料难以做到的。
飞机在起飞过程中，要求初始速度很大，要达到一定的速度才能顺利地起飞。
飞机在飞行过程中还受到空气摩擦所产生的压强，所以对于外层材料的耐高温性能要求非常高。
经检测得知，碳素纤维在2000°C高温环境下仍能保持其性能不变，结构形状基本没有变化。
并且碳纤维化学性质稳定，不容易被氧化，应用在航天设备的外部结构中，也不会被轻易的腐蚀，这种性质也是传统复合材料中不具备的。
这就可以对飞机进行安全防护，外层结构在使用解读阶段不发生形变，在制造成本上得到显着下降。
2.碳纤维复合材料在航空领域中的应用2.1碳纤维复合材料应用于飞机制造随着新的飞机如空客，波音等的投产，对碳纤维行业的发展有了很大的推动作用。
碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用
碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体构成的先进结构材料。
它具有轻质、高强度、高弹性模量等优点，因此在航空航天
领域中被广泛应用。
首先，碳纤维复合材料在飞机机身中的应用已经成为航空制造
的主流趋势。
传统的飞机制造材料包括金属、铝合金等，而随着
制造材料的不断更新换代，碳纤维复合材料因其低密度、优异的
机械性能和设计自由度受到了广泛的关注和应用。
在飞机机身和
翼面等部位中，碳纤维复合材料不仅可以有效降低飞机重量，而
且还可以提高飞机的稳定性和安全性。
其次，碳纤维复合材料在航天器中的应用也越来越广泛。
在航
天器的结构设计中，需要同时考虑重量、强度和刚度等因素，而
碳纤维复合材料却能够满足这些要求。
与传统的金属材料相比，
碳纤维复合材料的重量仅为其1/4，又能够承受更高的载荷。
此外，碳纤维复合材料可以在空气和宇航环境下保持较好的性能，因此
也被广泛应用于航天器的热控制和防护中。
最后，碳纤维复合材料在航空航天领域中的进一步应用前景非
常广阔。
随着材料科学和制造技术的不断发展，碳纤维复合材料
的性能将不断得到提升，同时也将得到更广泛的应用。
例如，碳纤维复合材料可以被用于制造更加精密和高效的导弹、卫星等高科技产品中，从而最大限度地提高这些产品的性能和质量。
总之，碳纤维复合材料在航空航天领域中的应用已经成为不可或缺的一部分。
它的轻量化、高强度和高弹性模量等优点，使得碳纤维复合材料成为航空制造和航天器设计中的首选材料之一。
随着研究和应用的不断深入，碳纤维复合材料的应用前景将变得更加广阔。
碳纤维前景及应用论文
碳纤维前景及应用论文碳纤维是一种高性能纤维材料，具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀和耐疲劳等优良特性，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑工程等领域。
随着全球工业化进程的不断推进，碳纤维的需求量也在逐步增加，其未来发展前景十分广阔。
碳纤维的应用领域十分广泛。
在航空航天领域，碳纤维被用于制造飞机的机身、机翼、舵面等部件，能够大幅减轻飞机的整体重量，提高机动性和燃油效率。
在汽车领域，碳纤维被广泛应用于高性能跑车、电动车等车辆的车身、悬挂系统、内饰等组件，能够提高车辆的性能和安全性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等器材，提高了产品的性能和使用寿命。
同时，在建筑工程领域，碳纤维也被广泛应用于桥梁、建筑结构、地基处理等方面，能够提高建筑物的抗震性和耐久性。
碳纤维的未来发展前景也备受瞩目。
首先，随着科技的不断进步，碳纤维的生产工艺和技术不断提升，能够生产出更加优质的碳纤维材料，提高了其性能和稳定性。
其次，随着人们对于节能减排和资源循环利用的重视，碳纤维作为一种轻质高强度材料，能够有效减轻产品的整体重量，降低能源消耗和环境污染。
同时，碳纤维材料还可以实现回收利用，提高了资源的可持续利用性。
此外，碳纤维的市场需求量也在不断增加，随着新兴产业的不断涌现，碳纤维的应用领域也将不断扩大。
然而，碳纤维在应用过程中还面临一些挑战和问题。
首先，碳纤维的生产成本较高，限制了其在一些领域的大规模应用。
其次，碳纤维的回收利用技术还不够成熟，难以实现资源的循环利用。
同时，碳纤维的制造过程对环境造成了一定的污染，需要更加环保的生产工艺。
另外，碳纤维的安全性以及其与其他材料的复合性也需要更多的研究和改进。
综上所述，碳纤维作为一种高性能的纤维材料，具有广泛的应用前景和发展空间。
随着工业化进程的不断推进和科技的不断发展，碳纤维的生产工艺和技术将不断完善，其应用领域将不断扩大。
同时，我们也需要进一步加大对碳纤维材料的研究力度，解决其在生产、应用过程中存在的问题，推动碳纤维材料行业的可持续发展。
碳纤维复合材料在航天工程中的应用
碳纤维复合材料在航天工程中的应用随着科学技术的不断进步和人们对宇宙探索的需求，航天工程已经成为人类重要的科学领域之一。
在这个领域中，碳纤维复合材料的应用正在逐渐被广泛认可。
碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基复合材料组成，其独特的物理性能使其在航天工程中拥有广泛的应用前景。
本文将重点介绍碳纤维复合材料在航天工程中的应用。
一、碳纤维复合材料在火箭制造中的应用火箭制造是航天工程中最重要的领域之一。
碳纤维复合材料具有重量轻、刚度高、强度大等优点，是制造高性能火箭的理想材料。
例如，国际上著名的阿雅航天公司的火箭外壳就是采用碳纤维复合材料制造的。
由于它的质量轻，可以减少重量，提高火箭的起飞速度和助推力。
同时，碳纤维复合材料的耐高温性和耐腐蚀性也可以保证火箭在极端环境下的性能稳定性。
二、碳纤维复合材料在卫星制造中的应用卫星制造是航天工程中重要的一环。
卫星的机构和构件需要具备轻、刚、稳、耐腐蚀等特性，而碳纤维复合材料正好满足这些需求。
例如，安装在卫星上的太阳能面板，就采用碳纤维复合材料制造。
太阳能面板以及其他卫星构件对轻量化和强度要求极高，而碳纤维复合材料的物理特性恰好符合这些要求。
同时，碳纤维复合材料的耐腐蚀性和抗辐射性也可以保证卫星的长期使用寿命和稳定性。
三、碳纤维复合材料在空间站建设中的应用空间站是航天工程中的一颗明珠。
空间站的构件材料需要具备轻、强、稳、耐腐蚀、抗辐射等特性。
碳纤维复合材料在空间站建设中的应用主要集中在空间站外壳和结构构件。
例如，国际空间站的太阳能板就采用了碳纤维复合材料制造。
这些材料可以保证空间站的重量最小化和稳定性最大化，从而保证空间站在空间中能够长期运行和发挥作用。
综上所述，碳纤维复合材料在航天工程中的应用前景非常广阔。
这些材料在火箭制造、卫星制造和空间站建设等领域都具有广泛的应用前景和优势。
因此，继续深入研究和开发碳纤维复合材料，在发展航天事业中发挥更大的作用，具有重要的战略意义。
碳纤维复合材料论文
碳纤维复合材料论文导言碳纤维复合材料（CFRP）是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料。
随着科技的进步，CFRP在航空航天、汽车工业、体育用品等领域中得到了广泛的应用。
本论文将就CFRP的制备方法、性能特点以及应用前景进行详细探讨。
1. CFRP的制备方法CFRP的制备方法通常包括纺丝、预浸料、固化和成型四个步骤。
1.1 碳纤维纺丝碳纤维是由多个碳纤维丝束组成的。
纺丝过程中，先将碳纤维丝束在高温下拉伸，然后进行表面处理，以增加纤维与树脂的粘合性能。
1.2 预浸料制备预浸料是将纺丝得到的碳纤维与树脂基体进行浸渍得到的材料。
树脂基体一般采用环氧树脂。
预浸料制备过程中需要控制纤维的含量、纤维间的排列方式以及树脂的渗透性。
1.3 固化固化是指通过加热或加压将树脂基体中的单体或低分子量聚合物转变为高分子量聚合物的过程。
固化可以提高CFRP的强度和刚度。
1.4 成型成型是将固化后的预浸料经过特定形状的模具加热或加压成型，得到最终的CFRP产品。
2. CFRP的性能特点CFRP具有许多优良的性能特点，使其成为许多领域的首选材料。
2.1 高强度和高刚度相比于传统的金属材料，CFRP具有更高的强度和刚度。
其拉伸强度可以达到2000 MPa，弹性模量可以达到150 GPa以上。
2.2 轻质CFRP的密度大约为1.6 g/cm³，相比于钢材（7.8 g/cm³）和铝材（2.7g/cm³），CFRP具有更轻的重量优势。
2.3 抗腐蚀性由于CFRP的主要组成部分是碳纤维和树脂基体，它具有优良的抗腐蚀性能，不易受潮湿环境、化学物质和气候变化的影响。
2.4 热稳定性CFRP具有较高的热稳定性，可以在高温环境下长期使用而不发生形变或脆化。
2.5 高耐疲劳性由于CFRP的高强度和高刚度，它具有出色的耐疲劳性能，适用于长期受到重复加载的应用场景。
3. CFRP的应用前景随着CFRP技术的不断发展，其在各个领域的应用前景十分广阔。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究碳纤维复合材料是一种高性能的材料，因其重量轻、强度高、耐疲劳、耐高温、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天领域，成为飞机、卫星、火箭等重要部件的首选材料。
一、碳纤维复合材料在航空领域的应用碳纤维复合材料广泛应用于飞机制造中。
例如，利用复合材料制造的飞机机身重量比使用传统金属材料制造的机身要轻约20%~30%。
同时，碳纤维复合材料具有在飞行过程中不易产生氧化、腐蚀和疲劳等问题，使得飞机的使用寿命更长，飞行安全性更高。
此外，碳纤维复合材料还被广泛应用于航空发动机和动力系统中。
由于碳纤维复合材料的高强度和耐高温性能，它成为了制造航空发动机涡轮叶片、喷气管、密封件和火花塞等关键部件的重要材料。
二、碳纤维复合材料在航天领域的应用碳纤维复合材料在航天领域也有广泛的应用。
例如，卫星的结构材料、轻量级的推进剂容器、燃烧室、导管等主要采用碳纤维复合材料。
此外，火箭发动机内部的绝热材料和翼型的制造也采用碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料在航天领域的应用，具有三个显著的优点。
首先，碳纤维复合材料具有较低的质量和高的强度，可以增加有效载荷的质量，并减少发射费用。
其次，碳纤维材料的高温特性可增加了航天器的使用温度范围。
第三，碳纤维复合材料的抗辐射能力比传统材料要强，因此更加适用于太空环境中的应用。
三、碳纤维复合材料在未来的应用前景作为一种高性能的材料，碳纤维复合材料在未来还有广泛的应用前景。
对于飞机制造，碳纤维复合材料将成为实现飞机超轻量化和高效能的关键材料。
在航天领域，碳纤维复合材料将在未来的太空探索中发挥更加重要的作用。
随着技术的不断进步，碳纤维复合材料的生产成本将不断下降，同时，其性能还将不断得到提升。
这些因素都将推动碳纤维复合材料在航空航天领域的应用向更高的水平发展。
碳纤维在航空航天中的应用
碳纤维在航空航天中的应用第一篇：碳纤维在航空航天中的应用碳纤维在航空航天中的应用郭伟中国地质大学地球科学学院摘要: 碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
本文将针对碳纤维的结构、性能、制备方法及其在航空航天中的应用介绍。
引言20世纪纳米科技取得了重大发展，而纳米材料是纳米技术的基础，碳纤维是一种比强度比钢大，比重比铝轻的材料，它在力学，电学，热学等方面有许多特殊性能，碳纤维的强度比玻璃钢的强度高；同时它还具有优异的导电、抗磁化、耐高温和耐化学侵蚀的性能，被认为是综合性能最好的先进材料，因此它在各个领域中的应用推广非常迅速。
在近代工业中，特别是在航空航天中起着十分重要的作用。
1.碳纤维的概念碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
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多年，它至今仍保持纤维形态。
2.碳纤维的结构碳纤维的结构决定于原丝结构和炭化工艺。
对有机纤维进行预氧化、炭化等工艺处理，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。
在碳纤维形成过程中，随着原丝的不同，质量损失可达10~80％，形成了各种微小的缺陷。
但无论用哪种材料，高模量的碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行的取向。
用x一射线、电子衍射和电子显微镜研究发现，真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构。
碳纤维呈现乱层石墨结构。
在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳纤维的二级结构单元。
层片之间的距离叫面间距d，由石墨微晶再组成原纤维，其直径为50nm左右，长度为数百nm，这是纤维的三级结构单元。
碳纤维论文
论述碳纤维的制造技术及在航天发射领域的应用王晓刚200905731.摘要:碳纤维是一种力学性能优异的新材，在过去的二三十年里得到广泛的研究。
其含碳量在90%以上，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。
特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。
此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性、纺织加工性均优良等。
因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能，被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。
关键词:碳纤维,制造,航天领域,应用2.碳纤维的制造2.1发展历程碳纤维主要是由沥青、人造丝和聚丙烯腈为主要原料而制造的，目前结构材料中主要使用PAN碳纤维。
1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制粘胶基碳纤维。
1959年，最早上市的粘胶基碳纤维Thornel-25就是美国联合碳化物公司(UCC)的产品。
与此同时，日本研究人员也在1959年发明了用聚丙烯腈(PAN)基原丝制造碳纤维的新方法。
在此基础上，英国皇家航空研究院开发出了制造高性能PAN基碳纤维的技术流程，使其发展驶入了快车道，PAN基碳纤维成为当前碳纤维工业的主流，产量占世界总产量的90%左右。
20世纪70年代中期，UCC在美国空军和海军的资金支持下，研发高性能中间相沥青基碳纤维；1975年研发成功Thornel P-55(P-55)，在1980～1982年之间，又研发成功P-75、P-100和P-120，年产量为230t。
P-120的模最高达965GPa，是理论值的94%，热导率是铜的1.6倍，线膨胀系数仅为-1.33×10-6/K，且在375℃空气中加热1000h仅失重0.3%~1.0%，显示出优异的抗氧化性能。
它们已广泛用于火箭喷管、导弹鼻锥、卫星构件、舰艇材料等方面。
碳纤维在航空航天中的应用
碳纤维在航空航天中的应用在现代航空航天发展中，材料科学的进步是关键因素之一。
其中，碳纤维被广泛应用于航空航天领域，成为提高航空航天性能和减轻重量的重要手段。
本文将探讨碳纤维在航空航天中的应用，包括其特性与优势、应用领域以及未来发展趋势。
碳纤维特性与优势碳纤维是一种由石油、天然气或煤炭等碳质原料制备而成的高强度、高模量、低密度且具有良好机械性能的材料。
其强度和模量可达到钢材的两倍以上，而密度却只有它的四分之一。
此外，碳纤维还具有热膨胀系数小、抗腐蚀性好等特点，可用于制作各种高性能复合材料。
在航空航天领域，碳纤维以其轻质、高强度的特点，成为传统材料的理想替代选择。
通过使用碳纤维，可以提高飞机、火箭等载具的性能，减轻重量，提高载荷能力和安全性能，降低能耗和排放。
碳纤维应用领域1.飞机结构在飞机结构中，碳纤维被广泛应用于增加机身刚度和强度、减轻重量以及提高飞行安全性能。
例如，碳纤维复合材料被用于制造机翼、尾翼、机身等结构件，并且现代大型客机更是采用了大量的碳纤维材料。
另外，碳纤维还可用于提高涡轮发动机等飞机发动机的性能，减轻重量，提高耐久性。
2.火箭发射器在航天器的制造中，碳纤维同样发挥着重要的作用。
对于需要维持高飞行速度和高温的载具，碳纤维是理想的材料选择。
例如，碳纤维可以用于制造载荷储存器、战略导弹部件和火箭外壳等。
碳纤维还可以在改造和加固大型空间结构和卫星方面发挥重要作用。
3.航空航天设备碳纤维还广泛应用于航空航天设备中，如制动系统、燃气涡轮叶片、探照灯支架等。
这些部件需要高温下长时间工作，而碳纤维的热膨胀系数小，抗氧化性好，可确保其稳定性和耐久性。
未来发展趋势根据国际航空工业的发展需求，碳纤维应用领域将持续扩展。
未来五到十年内，预计航空航天业将从研究航空器到监测气候变化，从商业航班到外太空旅行的需求增长量将进一步提高。
这意味着，碳纤维的需求和重要性也将进一步增强。
同时，随着碳纤维材料工艺和技术不断改进，碳纤维的质量、可靠性和性价比将进一步改善。
碳纤维材料在航空航天领域的应用和需求
碳纤维材料在航空航天领域的应用和需求航空航天领域是碳纤维材料得到广泛应用的重要领域之一。
碳纤维材料具有轻质高强度、抗腐蚀、耐高温等优良性能，被广泛用于航空航天器的结构部件、动力系统、导航设备以及航天探测器等方面。
本文将深入探讨碳纤维材料在航空航天领域的应用和需求。
一、碳纤维材料在航空领域的应用1. 结构部件航空器的结构部件需要具备重量轻、强度高、耐久性好的特点。
碳纤维复合材料正是满足这些要求的理想选择。
比如，碳纤维复合材料制成的飞机翼，可以大幅减轻飞机的自重，提高燃油效率，同时保持足够的结构强度。
此外，碳纤维复合材料用于飞机机身、尾翼等部位，也能够大幅改善飞机的性能。
2. 动力系统在航空领域的动力系统中，如发动机，碳纤维复合材料也得到广泛应用。
采用碳纤维复合材料制造的发动机叶片，具有更好的耐热性和抗腐蚀性能，能够承受更高的温度和压力，提高发动机的工作效率和寿命。
3. 导航设备导航设备对于航空安全和航行精度至关重要。
碳纤维材料的低阻尼性能和良好的电磁屏蔽能力使其成为导航设备的理想材料。
利用碳纤维材料制造的航天器导航设备不仅具有更高的精度和稳定性，而且能够提高整个系统的抗干扰和抗干扰能力。
二、碳纤维材料在航天领域的应用1. 航天探测器航天探测器通常需要在恶劣的空间环境中操作，如高温、低温、强辐射等。
碳纤维材料具有优异的耐高温性能和辐射抗损伤能力，能够保持机身结构的稳定性和完整性。
因此，碳纤维材料被广泛应用于航天探测器的外部护盾、遮阳板等部位。
2. 航天仪器设备航天仪器设备需要具备高精度、低重量和良好的抗振动性能。
碳纤维材料的高刚度和低密度使其成为制造航天仪器设备的理想选择。
碳纤维材料制成的支撑结构和座椅等部件，能够提高仪器设备的稳定性和准确度。
三、碳纤维材料在航空航天领域的需求随着航空航天技术的不断发展，对碳纤维材料的需求也在不断增加。
首先，航空航天器要求越来越轻巧、高效。
碳纤维材料的低密度和高强度使其能够在不增加重量的情况下提供足够的结构强度，满足航空航天器的要求。
碳纤维复合材料在航空航天中的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天中的应用研究碳纤维复合材料 (CFRP) 成为了现代航空航天业的一个重要材料，因为它具有极高的强度和刚度，在相同重量下能够承受比其他材料更大的载荷。
此外，它还具有很强的耐腐蚀性和抗疲劳性，这使得它成为航空航天工程的一个理想选项。
文章将介绍碳纤维复合材料在航空航天中的应用，以及其未来的发展前景。
一、碳纤维复合材料在航空航天中的应用1. 飞机机身CFRP 在飞机机身的应用是它最广泛的领域。
它可以替代传统的铝合金材料，因为它比铝合金材料轻约20-25%，但却更强、更刚。
这不仅减轻了整架飞机的重量，还意味着飞机可以携带更多的燃料或货物，从而使得飞机具有更远的飞行距离或更高的载荷量。
2. 翼板和尾翼CFRP 也被广泛应用于飞机的翼板和尾翼上。
它可以使得翼板和尾翼更轻，而且更耐疲劳。
这是一项非常重要的特性，因为飞行中的压力和震动会让传统的金属材料变形或疲劳，从而影响飞机的性能。
与此相反，CFRP 的强度和刚度可以在这种情况下保持惊人的稳定性，从而使得飞机的性能更加稳定和可靠。
3. 航天器和卫星CFRP 的轻质和高强性质也使得它非常适合应用在航天器和卫星上。
对于一些轻质小型卫星，CFRP 是最常用的材料之一，而对于大型的航天器，也是一个理想的材料选择。
例如近年来NASA 的飞行器大多采用了CFRP材料。
二、未来发展前景由于碳纤维复合材料在航空航天中应用的好处，在未来它的应用量会继续增加。
经过不断的研究和改进，CFRP 材料的性能也会越来越好。
今后，CFRP 材料将会有更多的应用场景和更广泛的应用范围。
1. 3D 打印3D 打印技术将改变许多制造业，也将改变航空航天的发展。
3D 打印技术可以生产方便，成本低的CFRP 订制件，优化制造流程和减少浪费。
2. 其他新材料的研究CFRP 将继续成为航空航天业中最常用的复合材料之一，但它并不是唯一的选择。
其他新型材料也正在研究中，例如超导体材料、金属材料等等。
碳纤维在航空航天领域的应用
碳纤维在航空航天领域的应用碳纤维是一种高强度、高模量、低密度的新型材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，因此在航空航天领域得到了广泛的应用。
本文将从航空和航天两个方面介绍碳纤维的应用。
一、航空领域1.飞机结构碳纤维具有高强度、高刚度、低密度等优点，可以用于制造飞机的结构件，如机身、机翼、尾翼等。
与传统的金属材料相比，碳纤维可以减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
2.发动机部件碳纤维还可以用于制造飞机的发动机部件，如叶片、进气道等。
碳纤维具有高温稳定性和耐腐蚀性，可以承受高温高压的环境，提高发动机的效率和寿命。
3.航空电子设备碳纤维还可以用于制造航空电子设备，如雷达天线、通信天线等。
碳纤维具有良好的电磁性能和机械性能，可以提高电子设备的性能和可靠性。
二、航天领域1.航天器结构碳纤维可以用于制造航天器的结构件，如卫星、火箭等。
碳纤维具有高强度、高刚度、低密度等优点，可以减轻航天器的重量，提高航天器的载荷能力和运行效率。
2.热保护材料碳纤维还可以用于制造航天器的热保护材料，如热隔板、热防护罩等。
碳纤维具有高温稳定性和耐腐蚀性，可以承受高温高压的环境，保护航天器免受热辐射和气流侵蚀。
3.太阳能电池板碳纤维还可以用于制造太阳能电池板，提高太阳能电池板的效率和寿命。
碳纤维具有良好的电磁性能和机械性能，可以提高太阳能电池板的光电转换效率和抗震性能。
综上所述，碳纤维在航空航天领域的应用非常广泛，可以提高飞机和航天器的性能和可靠性，推动航空航天技术的发展。
随着碳纤维技术的不断进步和应用的不断拓展，相信碳纤维将在未来的航空航天领域中发挥更加重要的作用。
碳纤维材料在航空航天中的应用
碳纤维材料在航空航天中的应用近年来，随着科技的不断进步，碳纤维材料越来越广泛地被应用于不同领域，其中航空航天领域尤为突出。
本文将从碳纤维材料的特性，航空航天领域的需求以及碳纤维材料的应用进行探讨。
碳纤维材料具有的优异特性碳纤维材料是由纤维素和聚合物，其主要成分为碳和一些杂质。
它的结构非常复杂，但其独有的优异特性使它成为了现代工业与科技的重要材料。
碳纤维材料的优异特性包括：高强度、轻质、高温耐性、耐腐蚀性、低热膨胀系数、尺寸稳定性好等。
在飞机、火箭等高性能领域，碳纤维材料的重量轻、强度高、刚度大、功耗小等特点被广泛应用。
航空航天领域对碳纤维材料的需求在航空航天领域，机身重量对于飞机的性能具有十分重要的影响，稍有不慎可能会导致灾难性的结果。
因此，对于航空航天业来说，研发出更为轻盈、更为强韧的航空材料是十分必要的。
当前，航空航天领域对于材料的选择必须满足强度大、刚度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀等多种要求，而碳纤维材料恰好满足了这些要求。
这也就是为什么碳纤维材料在航空航天中能如此成功应用的原因。
碳纤维材料的应用1. 机身零部件航班期间，飞机机身零部件的重量影响了飞机的性能，如加速、升降速度等等。
为了减轻飞机机身零部件自身的重量，碳纤维材料被用于制造机身的零部件。
机身采用碳纤维材料制造，可以使飞机的整体重量降低5%至10%。
2. 发动机部位飞行期间，发动机的运作也是影响飞机整体性能的重要因素。
因此，发动机部件的重量也需要控制。
利用碳纤维材料来制造发动机部件，可以使得发动机模型大小大幅缩小，重量减轻50%以上。
碳纤维材料制造的叶片，独特的结构可以提高叶片的抗拉强度，从而提升发动机效率。
3. 工具及设备碳纤维材料不仅可以用于制造飞机部件，还可以作为开展航天飞行的关键工具及设备。
例如，碳纤维材料制成的太阳能面板可以采集太阳能以维持长时间的航行或定位，碳纤维材料制成的通信天线可以在高空高速飞行环境下保证信号的稳定传输。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究随着航空航天事业的不断发展，对于航空航天材料的要求也越来越高。
碳纤维复合材料因其低密度、高强度、高刚度、耐热性好等优良的物理和化学性质，成为最具潜力的先进材料之一。
本文将介绍碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究。
1、研究历程1965年，美国GE公司首次研制成功碳纤维，并在1971年制成碳纤维复合材料。
1981 年，波音公司成功生产了运用碳纤维强化塑料基复合材料的747-100机型的水平尾翼。
针对碳纤维复合材料在飞机结构上的应用，我国自主研制了C919大飞机，其结构中使用了大量的碳纤维复合材料，使整个飞机的重量减轻、燃料效率更高。
2、应用领域（1）航空航天器碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天器的制造中，如卫星、太空舱、导弹、火箭等。
这些航空航天器材料必须有轻量化、高强度、高稳定性、耐腐蚀等优异性质，而碳纤维复合材料能满足这些要求。
在欧洲，Ariane 5号运载火箭和Hermes飞船都采用了大量的碳纤维复合材料。
（2）飞机碳纤维复合材料被广泛应用于高速、高空、大型客机的制造中。
可以减轻飞机的重量，提高燃油效率，降低运营成本。
斜裁模式的复材能更充分地利用复材的性能，大幅度降低了飞机结构的重量，增加了飞机的载荷。
C919飞机的机翼主梁、前驱间等其他部位都大量采用了碳纤维复合材料。
（3）高速列车随着高速列车的发展，对于车身重量和强度要求也越来越高，而碳纤维复合材料的应用能使车身重量减轻，提高列车的速度和运行效率。
中国第一列“复合车”CRH380A高速动车组大量采用了碳纤维增强复合材料。
3、存在的问题（1）高成本碳纤维复合材料制造成本较高，限制了其在一般领域内的推广应用。
（2）技术问题碳纤维复合材料的加工技术非常复杂，要求生产过程的高精度和高质量，需要更高的工艺水平和生产能力。
4、展望未来，随着碳纤维复合材料技术不断的改进和完善，将会有更多的先进产业领域采用该材料。
同时，我国政府也在大力支持碳纤维复合材料的研究与应用，相信未来碳纤维复合材料的应用范围和市场前景将会更加广阔。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究引言随着科学技术的不断发展，碳纤维复合材料在航空航天领域的应用越来越广泛。
碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚性和耐腐蚀等优良性能，因此在飞机、火箭、卫星等航空航天器件中得到了广泛应用。
本文旨在探讨碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究现状及未来发展趋势。
一、碳纤维复合材料的基本性能和特点碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料，以树脂为基体材料的复合材料。
其主要性能和特点包括：1. 轻质高强：碳纤维具有很高的比强度和比刚度，比重小，是金属的1/4，具有较高的比强度和比弹性模量，使得碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度。
2. 耐腐蚀：碳纤维和树脂都具有很高的耐化学腐蚀性，对水、酸、碱等介质的腐蚀性能好。
3. 高温性能：碳纤维复合材料在300℃以上具有很好的热稳定性，且热膨胀系数小。
4. 成型性好：碳纤维复合材料具有较好的成型性能，可以通过预浸料、手工层叠、自动化生产等方式进行成型。
二、碳纤维复合材料在航空领域的应用1. 飞机结构件：碳纤维复合材料在飞机机身、机翼、尾翼等结构件中得到了广泛应用。
其轻质高强的特点可以减轻飞机整体重量，提高飞机的使用性能和燃油效率。
2. 发动机部件：碳纤维复合材料在飞机发动机的叶片、燃烧室等部件中应用广泛。
其高温性能和耐腐蚀性能可以有效提升发动机的工作效率和寿命。
3. 军用飞机：碳纤维复合材料在军用飞机中的应用更加广泛，可以提高飞机的隐身性能，减少雷达波反射，提高飞机的生存能力。
4. 航空器电气部件：碳纤维复合材料还可以用于航空器的电气部件，提高设备的抗干扰性和耐高温性。
三、碳纤维复合材料在航天领域的应用1. 卫星结构：碳纤维复合材料在卫星结构中有着广泛的应用，可以有效减轻卫星整体质量，提高其运载能力和稳定性。
2. 火箭、航天器件：碳纤维复合材料在火箭、航天器件中的应用也逐渐增多。
其轻质高强的性能可以有效提高火箭的推进效率和运载能力。
3. 空间站建设：未来空间站的建设以及太空探测器的制造都将广泛使用碳纤维复合材料，以满足太空环境的极端要求。
碳纤维材料在航空航天领域中的应用与发展前景分析
碳纤维材料在航空航天领域中的应用与发展前景分析首先，碳纤维材料具有重量轻、强度高的特点。
相比于传统的金属材料，碳纤维材料的密度只有其的四分之一，但其强度却是钢的十倍以上。
这使得碳纤维材料在航空飞机和航天器中的应用可以减轻重量，提高载荷能力和飞行性能。
航空航天器的重量是一个关键指标，因为在航天飞行中每减少一克的重量都会对火箭的运载能力做出巨大的贡献。
因此，碳纤维材料在化学卫星、通讯卫星和人造卫星等航天器中的应用非常广泛。
其次，碳纤维材料具有优异的热稳定性和抗腐蚀性。
在高温环境下，碳纤维材料的性能不会受到很大影响，这为航空航天领域中高温部件的应用提供了可能。
同时，碳纤维材料还具有很高的抗腐蚀性，可以在恶劣的环境中长期运行。
这使得碳纤维材料在火箭发动机、燃烧室等高温和高腐蚀环境中的使用合适。
此外，碳纤维材料具有优异的机械和物理性能。
由于其纤维结构的特点，碳纤维材料具有很好的弯曲和抗拉性能，可以适应机体各部分的形状要求。
同时，碳纤维材料还具有很好的热导率和电导率，可以有效地传导热量和电流，以保证设备的正常运行。
然而，碳纤维材料的应用也面临一些挑战。
首先，碳纤维材料的生产成本较高，制造过程中需要大量的工艺和设备投入，导致材料的成本相对较高。
其次，碳纤维材料的可塑性较差，不易加工成复杂的形状，限制了其在一些特殊部位的应用。
然而，随着技术的不断进步，上述问题逐渐得到了解决。
碳纤维材料的生产工艺不断改进，成本逐渐下降；同时，相关工艺和设备的进步也使得碳纤维材料的加工成型更为便捷和精确。
因此，相信碳纤维材料在航空航天领域中的应用前景一定会更加广阔。
总结来说，碳纤维材料在航空航天领域中具有重要的应用和发展前景。
其轻重量、高强度、耐高温、抗腐蚀、优异机械物理性能等特点使得其成为航空航天器构件的理想材料。
随着技术的进步和成本的降低，碳纤维材料在航空航天领域中将发挥更重要的作用，并且有望在未来得到更广泛的应用。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用研究
碳纤维复合材料由于其优异的力学性能和重量比，被广泛应用于航空航天领域。
碳
纤维复合材料与传统金属材料相比，具有更好的抗疲劳性、刚度、冲击强度、抗腐蚀性能
和耐高温性能。
此外，碳纤维复合材料还具有良好的设计自由度，可以轻松实现复杂的几
何形状和结构。
在航空领域中，碳纤维复合材料被广泛应用于结构件、外壳、机翼、方向舵、螺旋桨
等部件。
它们不仅可以大幅度减轻飞机整体重量，而且还可以提高飞机的性能和安全性。
例如，使用碳纤维复合材料制造的飞机翼比传统金属翼更轻，但弹性模量和强度相同。
这使得飞机的翼展增大，从而可以极大地提高其巡航速度和飞行范围。
在航天领域中，碳纤维复合材料的应用更加广泛。
例如，碳纤维复合材料被广泛应
用于航天器的结构设计和制造。
它们可以大幅度减轻航天器的整体重量，从而减少发射
时所需的推力和燃料消耗。
为了使航天器能够有效地承受宇宙环境中的恶劣条件，还需
要使用适当的保护层。
因此，碳纤维复合材料的使用还可以增加航天器的耐用度和可靠
性。
总之，碳纤维复合材料在航空航天领域中是一种极具潜力的材料。
随着技术的不断
发展和改进，相信它们会在未来的航空航天项目中扮演更重要的角色。
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。
具有十分优异的力学性能，与其他高性能纤维相比，具有最高比强度和最高比模量。
特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。
此外，还兼具其他多种得天
独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高
震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性、纺织加工性均优良等。
因此，碳纤维复合材料也同样具有其他复合材料无法比拟的优良性能，被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。
2005年世界碳纤维的耗用量已超过2万吨，图1为21世纪前十年碳纤维需求
量的统计预测情况。
航空航天领域的碳纤维需求情况见表1所示，约占总消耗量的20％左右。
可以明显看出，航空航天领域需求量有大幅度增加。
2001年航空航天领域对碳纤维的需求为2690t，2002年和2003年对碳纤维的需求量有所减少，2002年约减少20%，2003年则减少约9%。
2003年以后航空航天领域对碳纤维的需求出现快速增长，2006年与2001年相比将增长约40%，2008年将增长约76%，到2010年和2001年相比预计增长超过100%。
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姓名专业班级论文名称碳纤维在航空领域的应用指导教师实习单位日期2015.5.30毕业设计（论文）任务书2012届：2015 专业（班）：姓名:课题名称、主要内容和基本要求进度安排指导教师评语:指导教师签名：评阅教师评语评阅教师签名：答辩小组组长签名：年月日碳纤维在航空领域的应用摘要: 本文介绍了碳纤维的分类和力学性能，并着重介绍了碳纤维复合材料的特性及成型工艺，最后阐述了碳纤维复合材料在国内外航空领域应用情况。
关键词：碳纤维；碳纤维复合材料；航空领域目录1 碳纤维1.1碳纤维的概念 (1)1.2组成结构 (1)1.3碳纤维的物理性能 (2)1.4五种碳纤维的分类方式 (2)1.5碳纤维的制备 (3)1.6制备技术要点 (5)2碳纤维增强复合材料 (5)2.1碳纤维增强复合材料种类 (6)2.1.1碳纤维增陶瓷基复合材料 (6)2.1.2碳/碳复合材料 (6)2.1.3碳纤维增强金属基复合材料 (7)2.1.4碳纤维增强树脂复合材料 (7)2.2碳纤维复合材料的特性 (8)2.2.1 强度 (8)2.2.2 抗拉强度 (9)2.2.3弯曲强度 (9)2.2.4抗压强度 (10)2.2.5断裂韧性 (10)2.2.6耐磨性 (10)2.2.7灵敏性 (10)2.2.8电阻特性 (11)2.2.9温敏性 (12)2.2.10界面结合强度 (12)2.2.11吸波性 (13)2.3碳纤维增强复合材料的成型 (13)2.3.1热缩工艺 (14)2.3.2预吸胶工艺 (14)2.3.3真空袋压工艺成型 (15)3.碳纤维与碳纤维复合材料在航空航天领域的应用 (15)4.结束语 (18)5.参考文献 (18)致谢 (19)1.1碳纤维的概念碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
[1]碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。
良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。
1.2组成结构碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维的微观结构类似人造石墨是乱层石墨结构各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起[1]。
其结构如图(1)所示:1.3碳纤维的物理性能（1）力学性能优异：碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。
密度约为1.5到2.0克每立方厘米；这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。
同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点[2]。
（2）外形有显著的各向异性柔软：可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，与传统的玻璃纤维相比，杨氏模量（指表征在弹性限度内物质材料抗拉或抗压的物理量）是玻璃纤维的3倍多。
（3）碳纤维还具有极好的纤度（纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数）拉力高达300kg每微米。
（4）耐高温：在不接触空气和氧化剂时，碳纤维能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500℃时强度才开始下降，而且温度越高，纤维强度越大。
（5）另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。
1.4碳纤维的分类碳纤维的五种分类方法[3]如表(1-1)所示:（1）其中用量最大的是聚丙烯腈PAN 基碳纤维。
市场上90%以上碳纤维以PAN 基碳纤维为主。
由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开，人们还不能直接用碳或石墨来制取，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）为原料，将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。
（2）碳纤维按产品规格的不同被划分为宇航级和工业级两类，由于碳纤维具有无可比拟的优良材料特性所以碳纤维逐渐成为航空上不可缺少的材料。
1.5碳纤维的制备碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得，用量最大的是聚丙烯腈PAN 基碳纤维。
目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。
碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化（预氧化）、碳化、石墨化等4个过程。
其间伴随的化学变化包括，脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等[4]。
制备流程如下图（2）所示：图（2）碳纤维的制备流程（1）原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。
制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。
制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。
作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。
（2）预氧化(聚丙烯腈纤维200～300℃)、不熔化（沥青200～400℃）或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。
（3）碳化,其温度为：聚丙烯腈纤维1000～1500℃,沥青1500～1700℃,粘胶纤维400～2000℃。
（4）石墨化,聚丙烯腈纤维为2500～3000℃,沥青2500～2800℃,粘胶纤维3000～3200℃。
（5）表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性。
（6）上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。
所得纤维具有各种不同的断面结构。
1.6制备技术要点[6]（1）实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇是制备高性能碳纤维的首要任务。
碳纤维系统工程需从原丝的聚合单体开始，实现一条龙生产。
原丝质量既决定了碳纤维的性质，又制约其生产成本。
优质PAN原丝是制造高性能碳纤维的首要必备条件。
（2）杂质缺陷最少化，这是提高碳纤维拉伸强度的根本措施，也是科技工作者研究的热门课题。
在某种意义上说，提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。
（3）在预氧化过程中，保证均质化的前提下，尽可能缩短预氧化时间。
这是降低生产成本的方向性课题。
（4）研究高温技术和高温设备以及相关的重要构件。
高温炭化温度一般在1300～1800℃，石墨化一般在2500～3000℃。
在如此高的温度下操作，既要连续运行、又要提高设备的使用寿命，所以研究新一代高温技术和高温设备就显得格外重要。
如在惰性气体保护、无氧状态下进行的微波、等离子和感应加热等技术。
2碳纤维增强复合材料在当代高科技产物都是出于军事领域,碳纤维复合材料也是一样.在20世纪50年代,世界强国都开展了对太空领域的探索,所以碳纤维复合材料也应运而生,随着科技的不断进步,碳纤维复合材料制品也进入了平常人的生活中,小到羽毛球拍大到汽车无处不见到碳纤维何处材料的身影.碳纤维合成材料的强度要高于铜,自身重量却小于铝.与玻璃纤维相比,碳纤维还有高强度、高模量的特点,是非常优秀的增强型材料.它不仅可以对塑料、金属、陶瓷灯材料进行增强.还可以做为新型的非金属材料进行应用,它的组要特点有:高强度、耐疲劳、抗蠕变、导电、高模量、抗高温、抗腐蚀、传热、比重小和热胀胀系数小等优异性能[7]。
2.1碳纤维增强复合材料种类尽管碳纤维可单独使用发挥某些功能,然而,它属于脆性材料,只有将它与基体材料牢固地结合在一起时,才能利用其优异的力学性能,使之更好地承载负荷.因此,碳纤维主要还是在复合材料中作增强材料.根据使用目的不同可选用各种基体材料和复合方式来达到所要求的复合效果.碳纤维可用来增强树脂、碳、金属及各种无机陶瓷,而目前使用得最多、最广泛的是树脂基复合材料[8]。
2.1.1碳纤维增陶瓷基复合材料陶瓷具有优异的耐蚀性、耐磨性、耐高温性和化学稳定性,广泛应用于工业和民用产品。
但是对裂纹、气孔和夹杂物等细微的缺陷很敏感 .用碳纤维增强陶瓷可有效地改善性改变陶瓷的脆性断裂形态,同时阻止裂纹在陶瓷基体中的迅速传播、扩展。
目前国内外比较成熟的碳纤维增陶瓷材料是碳纤维增强碳化硅材料,因其具有优良的高温力学性能,在高温下服役不需要额外的隔热措施,因而在航空发动机、可重复使用航天飞行器等领域具有广泛应用[9]。
2.1.2碳/碳复合材料碳/碳复合材料是碳纤维增强碳基复合材料的简称,也是一种高级复合材料,它是由碳纤维或织物、编织物等增强碳基复合材料构成,碳/碳复合材料主要由各类碳组成,即纤维碳,树脂碳和沉积碳,这种完全由人工设计、制造出来的纯碳元素构成的复合材料具有许多优异性能,除具备高强度、高刚性、尺寸稳定、抗氧化和耐磨损等特性外,还具有较高的断裂韧性和假塑性,特别是在高温环境中,强度高、不熔不燃,仅是均匀烧蚀,这是任何金属材料无法与其比拟的,因此广泛应用于导弹弹头、固体火箭发动机喷管以及飞机刹车盘等高科技领域[10]。
2.1.3碳纤维增强金属基复合材料碳纤维增强金属基复合材料是以碳纤维为增强纤维,金属为基体的复合材料.碳纤维增强金属基复合材料与金属材料相比,具有高的比强度和比模量与陶瓷相比具有高的韧性和耐冲击性能,金属基体多采用铝、镁、镍、钛及它们的合金等.其中碳纤维增强铝、镁复合材料的制备技术比较成熟,制造碳纤维增强金属基复合材料的主要技术难点是碳纤维的表面涂层,以防止在复合过程中损伤碳纤维从而使复合材料的整体性能下降.目前在制备碳纤维增强金属基复合材料时碳纤维的表面改性主要采用气相沉积、液钠法等.但因其过程复杂、成本高,限制了碳纤维增强金属基复合材料的推广应用。
2.1.4碳纤维增强树脂复合材料碳纤维增强树脂基复合材料( CFRP )是目前最先进的复合材料之一,它以轻质、高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料,是其他纤维增强复合材料所无法比拟的.碳纤维增强树脂复合材料所用的基体树脂主要分为两大类:一类是热固性树脂,另一类是热塑性树脂.热固性树脂由反应性低分子量集体或带有活性基团高分子量聚合物组成,成型过程中在固化剂或热作用下进行交联、缩聚,形成不熔不溶的交联体型结构.在复合材料中常采用的有环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂以及酚醛树脂等.热塑性树脂由线型高分子量聚合物组成,在一定条件下溶解熔融.只发生物理变化.常用的有聚乙烯、尼龙、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等[11]。