环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺
环氧树脂与碳纤维的有机结合工艺
环氧树脂与碳纤维的有机结合工艺摘要:本论文主要研究了环氧树脂与碳纤维的有机结合工艺,该工艺在航空航天、汽车工业、船舶制造等领域具有广泛应用。
通过分析环氧树脂与碳纤维材料的特性,研究了有机结合工艺对增强材料性能和结构强度的影响。
本文以实验方法为主,通过制备不同配比的环氧树脂基复合材料样品,并进行机械性能测试、热性能分析、微观结构观察等实验,验证了有机结合工艺对材料性能的改善效果。
结果表明,环氧树脂与碳纤维的有机结合工艺能够显著提高复合材料的强度、刚度以及抗热性能,进而提高整体结构的耐久性和可靠性。
本研究对于推动环保材料的发展和应用具有重要意义。
关键词:环氧树脂,碳纤维,有机结合工艺,复合材料,机械性能,热性能1.引言随着科学技术的不断发展,高性能复合材料在各个领域扮演着越来越重要的角色。
环氧树脂和碳纤维作为两种重要的材料,具有优异的性能和应用潜力,二者的有机结合工艺成为研究的热点之一。
2.材料特性分析2.1环氧树脂的特性环氧树脂是一种由环氧基团组成的聚合物,具有许多独特的特性,使其成为许多应用领域中广泛使用的材料。
以下是环氧树脂的一些主要特性:1. 高强度和刚性:环氧树脂具有出色的强度和刚性特性,使其成为制造轻量化结构的理想选择。
它能够承受较大的负荷和应力,使其适用于航空航天、汽车和船舶制造等应用。
2. 良好的耐化学性:环氧树脂对许多化学品具有较好的耐性,包括酸、碱、溶剂和腐蚀性物质。
这使得环氧树脂可以承受各种恶劣环境条件下的应力和腐蚀。
3. 良好的电绝缘性:环氧树脂具有良好的电绝缘性能,可以阻止电流的流动。
因此,它在电子和电气领域中广泛应用,用于绝缘、封装和保护电子元件。
2.2碳纤维的特性碳纤维主要由碳元素组成,具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。
碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究摘要碳纤维环氧树脂复合材料具有轻质、高强度和优异的力学性能,被广泛应用于航空航天、汽车和能源等领域。
本文旨在研究碳纤维环氧树脂复合材料的制备方法以及其性能研究。
首先介绍了碳纤维和环氧树脂的基本概念,然后阐述了碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺,包括预浸料制备、成型工艺和固化过程。
接着,对碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性进行了研究,分析了其影响因素和优缺点。
最后,对碳纤维环氧树脂复合材料的未来发展进行了展望。
1. 碳纤维和环氧树脂的基本概念1.1 碳纤维碳纤维是由碳元素为主要成分的纤维材料,具有轻质、高强度和高模量的特点。
其制备过程包括原料选择、纤维拉伸、炭化和后处理等步骤。
1.2 环氧树脂环氧树脂是一种具有交联结构的聚合物材料,具有优异的机械性能和化学稳定性。
其制备过程包括单体合成、聚合和固化等步骤。
2. 碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺2.1 预浸料制备预浸料是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
其制备过程包括树脂调制、纤维浸润和固化等步骤。
2.2 成型工艺成型工艺是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的成型工艺包括手工层叠、自动化层叠和压缩成型等方法。
2.3 固化过程固化过程是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。
常见的固化方法包括热固化和光固化等。
3. 碳纤维环氧树脂复合材料的性能研究3.1 力学性能碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能受到纤维取向、纤维体积分数和树脂固化度等因素的影响。
常见的力学性能包括强度、弹性模量和断裂韧性等。
3.2 热性能碳纤维环氧树脂复合材料具有良好的耐高温性能和导热性能。
其热性能受到树脂体系、纤维体积分数和纤维取向等因素的影响。
3.3 耐腐蚀性碳纤维环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能受到介质环境、表面涂层和纤维保护等因素的影响。
常见的腐蚀介质包括酸、碱和溶剂等。
4. 碳纤维环氧树脂复合材料的发展趋势碳纤维环氧树脂复合材料在航空航天、汽车、能源和体育器材等领域有着广阔的应用前景。
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究摘要:碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有出色的力学性能和优异的耐腐蚀性能,因此在许多领域广泛应用。
本研究使用真空浸渍工艺制备了碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并对其力学性能进行了详细研究。
结果表明,制备过程中的浸渍时间、浸渍压力和固化温度对复合材料的力学性能有显著影响。
1. 引言碳纤维增强环氧树脂基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
其具有轻质、高强度、高模量、优异的耐腐蚀性能等特点,因此在替代传统金属材料方面具有巨大潜力。
本研究旨在通过真空浸渍工艺制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并对其力学性能进行评估和分析。
2. 实验方法2.1 材料准备碳纤维和环氧树脂材料被选作本实验的主要原料。
碳纤维具有优良的力学性能和导电性能,是制备复合材料的理想选择。
环氧树脂具有良好的粘接性能和化学稳定性,可以作为基体材料。
同时,活性固化剂和助剂用于提高复合材料的性能。
2.2 制备过程(1)将环氧树脂均匀涂布在碳纤维上;(2)将涂布好的碳纤维经过真空排气处理;(3)将预处理好的碳纤维进行真空浸渍;(4)浸渍后的碳纤维进行固化过程。
2.3 力学性能测试采用传统的拉伸试验和冲击试验评估复合材料的力学性能。
拉伸试验用于评估复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂应变,冲击试验用于评估复合材料的冲击强度。
3. 结果与讨论3.1 浸渍时间通过改变浸渍时间,研究了浸渍时间对复合材料力学性能的影响。
结果表明,随着浸渍时间的增加,复合材料的拉伸强度和弹性模量呈增加趋势,但当浸渍时间过长时,力学性能开始下降。
这是由于过长的浸渍时间导致材料内部产生孔隙和缺陷。
3.2 浸渍压力通过改变浸渍压力,研究了浸渍压力对复合材料力学性能的影响。
结果显示,随着浸渍压力的增加,复合材料的强度和韧性都得到了提高。
这是由于高压可以更好地填充碳纤维与环氧树脂之间的空隙,提高界面的粘合强度。
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺与应用
碳纤维缠绕复合材料成型工艺
碳纤维缠绕复合材料的制备过程主要包括纤维铺放、树脂浸润和热处理等环 节。下面分别介绍这些步骤及其对材料性能的影响。
1、纤维铺放:此步骤是碳纤维缠绕复合材料制备的关键环节之一。纤维的 排列方向、密度和厚度等因素都会影响最终产品的性能。铺放过程中需采用专门 的设备和工艺,确保纤维分布的准确性和稳定性。
引言:碳纤维增强环氧树脂复合材料是一种具有优异性能的材料,因其具有 高强度、高韧性、耐腐蚀、轻质等优点而被广泛应用于航空、航天、汽车、体育 器材等领域。随着科技的发展,对于这种复合材料的研究和应用也越来越广泛。 液体成型是一种常见的复合材料制造工艺,具有成本低、效率高等优点,因此, 研究碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型工艺及其性能具有重要意义。
在航天领域,碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于火箭箭体、卫星平台等关 键部位。其轻质、高强度、耐腐蚀等优点使得它在航天领域具有广泛的应用前景。
在汽车领域,碳纤维树脂基复合材料被广泛应用于汽车车身、底盘等部位。 其高强度、耐腐蚀和轻质等优点可以提高汽车的性能和舒适性,同时也可以提高 汽车的安全性。
四、结论
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺主要包括以下步骤: 1、纤维浸润:将碳纤维或其它纤维浸入环氧树脂中,使其充分浸润。
2、固化:在一定的温度和压力下,环氧树脂发生固化反应,形成固态复合 材料。
3、后处理:对固化后的复合材料进行切割、打磨、钻孔等后处理,以满足 不同应用场景的需求。
3、后处理:对固化后的复合材 料进行切割、打磨、钻孔等后处 理
三、碳纤维树脂基复合材料的应 用研究进展
碳纤维树脂基复合材料在航空、航天、汽车等领域得到了广泛应用。近年来, 随着技术的不断发展,其在这些领域的应用研究也取得了显著的进展。
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺
碳纤维复合材料加工工艺一般包括以下步骤:
1. 制备纤维预浸料:将碳纤维与树脂混合,形成纤维预浸料。
树脂可以是热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂,也可以是热塑性树脂如聚酰亚胺。
2. 成型:将纤维预浸料放置在模具中,并使用真空吸附或压力来排除空气和树脂预浸料之间的空隙。
根据不同的加工工艺,可以采用压缩成型、注塑成型、旋转成型等不同方法。
3. 固化:根据树脂的类型和加热条件,将模具中的纤维预浸料加热,使树脂固化为硬化状态。
这一步可以在常温下进行,也可以在高温下进行,需要根据树脂的固化特性和材料要求来确定最佳固化条件。
4. 切割和修整:将固化后的碳纤维复合材料切割成所需尺寸和形状,可以使用机器切割、喷砂或电火花加工等方式进行切割和修整。
5. 表面处理:对切割和修整后的碳纤维复合材料进行表面处理,以改善其表面性能和粘接性能。
常见的表面处理方法包括打磨、清洗、表面处理剂或涂层的涂覆等。
6. 组装和连接:将处理好的碳纤维复合材料组装到所需的产品中,并使用黏合剂、螺栓或其他连接件进行连接。
7. 检测和质量控制:对加工好的碳纤维复合材料进行检测和质量控制,包括外观检查、尺寸测量、力学性能测试等,以确保产品质量符合要求。
需要注意的是,以上所述的加工工艺只是一般的步骤,具体的加工工艺流程会根据具体的产品要求和材料性能而有所不同。
环氧树脂碳纤维胶
环氧树脂碳纤维胶
环氧树脂碳纤维胶是一种高性能复合材料,由环氧树脂和碳纤维组成。
它具有高强度、高刚度、耐腐蚀、耐磨损、耐高温等优良性能,被广
泛应用于航空、航天、汽车、船舶、建筑等领域。
环氧树脂碳纤维胶的制备过程包括预处理、浸渍、固化等步骤。
首先,对碳纤维进行表面处理,以提高其与环氧树脂的粘附性。
然后,将碳
纤维浸入环氧树脂中,使其充分浸润。
最后,通过加热或加压等方式
使环氧树脂固化,形成坚固的复合材料。
环氧树脂碳纤维胶的应用非常广泛。
在航空航天领域,它被用于制造
飞机、导弹、卫星等高性能产品的结构件和外壳。
在汽车领域,它被
用于制造轻量化车身、发动机罩等部件,以提高汽车的燃油经济性和
性能。
在建筑领域,它被用于制造桥梁、楼梯、地板等结构件,以提
高建筑物的耐久性和安全性。
然而,环氧树脂碳纤维胶的制备和应用也存在一些问题。
首先,其制
备过程较为复杂,需要高精度的设备和技术。
其次,由于碳纤维的价
格较高,环氧树脂碳纤维胶的成本也较高,限制了其在一些领域的应用。
此外,环氧树脂碳纤维胶的可靠性和耐久性也需要进一步提高,
以满足高性能产品的需求。
总的来说,环氧树脂碳纤维胶是一种非常有前途的高性能复合材料,具有广泛的应用前景。
随着技术的不断进步和成本的降低,它将会在更多的领域得到应用,并为人们带来更多的便利和效益。
碳纤维与环氧树脂制成复合材料的工艺流程
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它具有重量轻、强度高、抗腐蚀、耐疲劳等优点,因此备受青睐。
下面将详细介绍。
第一步。
选材准备。
制作碳纤维与环氧树脂复合材料首先要准备好碳纤维基布和环氧树脂。
碳纤维基布是以碳纤维为原料经过编织或无纺工艺而成,可以根据需要选择不同的编织方式和纤维数量。
环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺
环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺环氧树脂(EP)/碳纤维(CF)复合材料是CF增强复合材料的一个重要分支。
近年来,随着人们对EP/CF复合材料认识的不断深入,其优异的性能不断凸现,促使其用量不断上升。
20世纪70年代以前,EP/CF复合材料被视为昂贵的材料,价格约为玻璃纤维(GF)增强复合材料的10倍,只用于军工、宇航等尖端技术行业。
20世纪80年代以后,CF工业和EP工业迅速发展,EP/CF复合技术不断进步,加入到EP中的CF比例不断上升,目前CF的体积分数已可达60%以上,使EP/CF复合材料的质量提高而价格下降,拓宽了其应用领域,进一步促进了EP/CF复合材料的发展。
1 CF及其EP复合材料的基本特点1.1 CF的特点和基本成分CF主要是由碳元素组成,其含碳量一般在90%以上。
CP具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性,与一般碳素材料不同的是,其各向异性显著,柔软,可加工成各种织物,沿纤维轴向表现出很高的强度。
制备CF的主要原材料有人造丝(粘胶纤维)、聚丙烯腈(PAN)纤维和沥青等。
通常制备高强度、高模量CF多选用PAN为原料。
制备CF需经过拉丝、牵伸、稳定、炭化、石墨化5个阶段。
1.2 EP基体的作用EP具有优良的加工性能和力学性能,其固化收缩率低,粘结性能优异。
复合材料中EP的主要作用是把CF粘在一起,分配CF间的载荷,保护CF不受环境影响。
1.3 EP/CF复合材料的特性EP/CF复合材料的特性主要取决于CF、EP及EP与CF之间的粘结特性。
EP/CF复合材料具有优异的性能,与钢相比,EP/CF复合材料的比强度为钢的4.8-7.2倍,比模量为钢的3.1-4.2倍,疲劳强度约为钢的2.5倍、铝的3.3倍,而且高温性能好,工作温度达400℃时其强度与模量基本保持不变。
此外还具有密度和线膨胀系数小、耐腐蚀、抗蠕变、整体性好、抗分层、抗冲击等,在现有结构材料中,其比强度、比模量综合指标最高。
碳纤维的工艺步骤
碳纤维的工艺步骤
碳纤维的制备工艺步骤如下:
1. 原料准备:选择适合的碳纤维原料,通常是聚丙烯等聚合物纤维。
2. 纤维布预处理:将纤维布进行热处理和表面处理,以提高纤维的机械性能和界面粘结力。
3. 树脂浸渍:将纤维布浸渍在树脂中,使纤维与树脂充分接触并浸透其中。
树脂可以是环氧树脂、酚醛树脂等。
4. 压制:将浸渍好的纤维布放入模具中,经过一定的温度和压力下进行压制,使纤维与树脂形成一体化的复合材料。
5. 固化:经过一定的温度和时间,使树脂发生固化反应,形成硬化的复合材料。
6. 成型:根据具体的产品要求和形状,通过切割、热压、冷压等工艺进行成型。
7. 表面处理:对成型后的产品进行表面处理,如打磨、清洗、抛光等,以去除表面缺陷和提高表面平整度。
8. 产品检测:对成品进行质量检测,检验密度、力学性能、表面质量等指标是
否符合要求。
9. 后处理:对成品进行表面涂层、耐磨处理、切割等进行后处理,以满足具体应用需求。
10. 成品包装:对成品进行包装、标识、入库等工序,以便存储、运输和销售。
碳纤维复合材料的生产工艺与性能研究
碳纤维复合材料的生产工艺与性能研究碳纤维复合材料是一种高强度、高刚度的材料,具有重量轻、耐腐蚀、耐高温等优良性质,在航空、汽车、体育器材等领域得到了广泛应用。
本文将从生产工艺和性能两个方面探讨碳纤维复合材料的研究进展。
一、生产工艺1. 原材料准备碳纤维复合材料的制备需要采用碳纤维和树脂等原材料,其中碳纤维是该材料的主要成分。
碳纤维是由聚丙烯腈等高聚物制成的,加热后经炭化和热处理,最终形成直径为10微米以下的碳纤维。
树脂材料可以采用环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸酯树脂等。
2. 成型工艺碳纤维复合材料的成型工艺主要有两种:手工层压和自动化生产。
手工层压是一种传统工艺,通过手工将碳纤维和树脂按照一定的方向、角度和层数叠压在一起,形成复合材料。
自动化生产采用机器人等自动化设备进行,可以提高生产效率和质量稳定性。
3. 热固化和热成型碳纤维复合材料的成型后需要经过热固化和热成型两个过程。
热固化是指在一定温度下使固化剂与树脂反应,形成三维空间网络结构,增加材料的硬度和刚性。
热成型是指在真空包装下对成型的材料进行加热成型,使其达到所需的形状和尺寸。
二、性能研究1. 强度和刚度碳纤维复合材料的最大优点在于其优异的强度和刚度。
与传统材料相比,碳纤维复合材料的强度和刚度可以达到同等重量下的几倍,因此在航空、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。
强度和刚度的提升可以通过改变材料的方向、角度和层数等方式来实现。
2. 耐腐蚀性碳纤维复合材料具有良好的耐腐蚀性能,能够在恶劣环境下长期使用。
树脂基材料具有耐腐蚀能力,而碳纤维可以有效地分散应力和防止开裂,使得整个材料具有优异的耐腐蚀性。
3. 耐高温性碳纤维复合材料还具有优异的耐高温性能,可以在高温环境下长时间使用而不失效。
这是由于碳纤维的熔点较高,达到了约3000℃,使得材料在高温环境下不易熔化和变形。
4. 烟雾毒性碳纤维复合材料的烟雾毒性是其应用较为薄弱的一点。
在热分解时,碳纤维会释放出二氧化碳、氧气等有害物质,导致燃烧产生的烟雾有毒性。
碳纤维环氧树脂复合材料
碳纤维环氧树脂复合材料碳纤维环氧树脂复合材料是一种高性能、轻质、高强度的材料,具有广泛的应用前景。
它由碳纤维和环氧树脂组成,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。
下面将就碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺、性能特点和应用前景进行介绍。
首先,碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、固化成型等步骤。
在预浸料制备中,需要将碳纤维与环氧树脂进行预浸,使得碳纤维充分浸润于环氧树脂中,以提高复合材料的力学性能。
在层叠成型过程中,需要将预浸料层叠成型,使得碳纤维的取向和层间结构得以优化。
最后,在固化成型过程中,需要对层叠好的预浸料进行固化处理,以形成最终的碳纤维环氧树脂复合材料。
其次,碳纤维环氧树脂复合材料具有优异的性能特点。
首先,它具有高强度和高模量,能够满足高强度、高刚度的要求。
其次,它具有优异的耐腐蚀性能和耐磨损性能,能够在恶劣环境下长期稳定工作。
此外,碳纤维环氧树脂复合材料还具有良好的耐高温性能和耐疲劳性能,能够满足高温、高载荷下的工作要求。
最后,碳纤维环氧树脂复合材料具有广泛的应用前景。
在航空航天领域,它可以用于制造飞机、航天器的结构件,以减轻重量、提高飞行性能。
在汽车领域,它可以用于制造汽车车身、底盘等部件,以提高汽车的安全性和燃油经济性。
在建筑领域,它可以用于制造建筑结构件,以提高建筑的抗震性能和耐久性。
在体育器材领域,它可以用于制造运动器材,如高尔夫球杆、网球拍等,以提高器材的性能和使用寿命。
综上所述,碳纤维环氧树脂复合材料具有制备工艺简单、性能优异、应用前景广阔的特点,是一种具有重要应用价值的新型材料,将在未来得到更广泛的应用和推广。
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
图5 影响
图6 改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂 材料抗弯强度的影响
偶联剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
图7 偶联剂含量对抗压强度的影响
图8 偶联剂含量对抗弯强度的影响
弯曲断口形貌
环氧树脂弯曲断口的宏观形貌
碳纤维/环氧树脂弯曲断口的宏观形 貌
图4 碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料抗弯强度的影响
图11 改性碳纤维/环氧树脂在不同温度下的变形率
图3 碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料抗压强度的影响
将碳纤维在丙酮溶液中超声分散。
58%,这表明改性碳纤维/环氧树脂复合材料的高温尺寸稳定性好。
以环氧树脂、固化剂、碳纤维、改性碳纤维、偶联剂为主要原料,采用常温固化的方法制备了力学性能优良的碳纤维/环氧树脂复合材
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
• 绪论 • 实验内容 • 实验数据曲线 • 实验结论
绪论
环氧树脂的特性
环氧树脂通常是具有两个及两个以上环氧基团,与固化剂反应后形成三维网状
结构的热固性材料。环氧树脂固化后不仅热性能、机械性能和电气性能优异还具有 突出的尺寸稳定性、耐化学药品性、耐湿热性及耐腐蚀性,已广泛用于表面涂料、 结构胶黏剂、印刷电路板、电子绝缘材料及先进复合材料等。
实验内容
实验原料
环氧树脂、环氧树脂固化剂、偶联剂、碳纤维、改性碳纤维
实验所需设备
干燥箱、电子天平、环块摩擦试验机、电子万能试样机、体式显微镜
实验过程
1、环氧树脂样品的制备 (1)用天平和烧杯称量一定量的环氧树脂,用一定量分散剂稀释备用。 (2)用烧杯称量所需质量的固化剂(质量分数分别为20 wt%、25 wt%、30 wt%、35 wt%),倒入环氧树脂烧杯中,均匀搅拌混合样品,常温下固化制得环氧树脂样品。 2、碳纤维/环氧树脂样品制备: (1)称取所需质量的碳纤维备用,碳纤维含量分别为5 vol%、10 vol%、15 vol%、20 vol%。将碳纤维在丙酮溶液中超声分散。 (2)称取一定量的环氧树脂,并称取所需要的固化剂质量。 (3)将超声分散好的碳纤维加入用分散剂稀释好的环氧树脂中,用玻璃棒充分搅拌,动作 幅度要小,避免能产生气泡,搅拌均匀后,加入固化剂。倒入模具中常温固化,便于测试其力 学性能。
碳纤维板成型工艺流程
碳纤维板成型工艺流程碳纤维板是一种高性能复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
碳纤维板的制作过程需要经过多道工艺流程,下面将详细介绍碳纤维板的成型工艺流程。
1. 原材料准备:碳纤维板的制作主要使用碳纤维纱和树脂。
碳纤维纱是由碳纤维束纺制而成,树脂可以选择环氧树脂或聚酯树脂等。
在制作碳纤维板之前,需要对原材料进行准备工作,包括浸渍、干燥和切割等。
2. 布料预制:将碳纤维纱按照一定的密度和方向进行编织或叠放,形成预制布料。
预制布料的编织方式有平纹、斜纹、缎纹等多种,可以根据需要选择合适的编织方式。
预制布料的尺寸和形状应根据最终碳纤维板的要求进行设计和裁剪。
3. 布料堆叠:将预制布料按照一定的层次和角度进行堆叠,形成堆叠层。
堆叠层的厚度和层数可以根据需要进行调整,以达到所需的强度和刚度要求。
在堆叠过程中,要注意控制每层布料的平整度和排列顺序,避免出现起皱、错位等问题。
4. 真空吸附:将堆叠好的布料放入成型模具中,通过真空吸附将布料与模具紧密贴合。
真空吸附可以有效去除布料中的气泡,提高成品的质量。
同时,真空吸附还可以使布料在模具中更加稳定,避免移位或变形。
5. 热压成型:将装有布料的模具放入热压机中,通过加热和压力作用,将布料中的树脂熔化并固化,形成成品。
热压成型的温度和时间需要根据树脂的性质和厚度进行调整,以确保树脂能够充分固化,同时避免过热或过烧。
6. 后处理:成型完成后,需要进行一些后处理工序来提高碳纤维板的表面质量和性能。
包括修边、打磨、清洁和涂层等步骤,以使成品达到要求的外观和功能。
7. 检验和质量控制:在整个成型工艺流程中,需要进行多道检验来确保碳纤维板的质量。
包括对原材料的检验、布料的检验、成型过程的检验等。
质量控制的目标是确保每一块碳纤维板都符合规定的技术要求,并具有一致的性能和质量。
以上就是碳纤维板成型工艺流程的简要介绍。
通过合理的选择原材料、精细的工艺操作和严格的质量控制,可以制作出高质量的碳纤维板。
碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及其性能研究
碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及其性能研究介绍随着科技的不断发展,复合材料在工业和民用领域中得到广泛应用。
而碳纤维增强环氧树脂复合材料是目前最常用的一种,它具有力学性能优良、耐热、防腐等优点,因而在航空航天、汽车、体育器材等领域中得到广泛应用。
本文将介绍碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及其性能研究。
制备方法碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法分为手工层坯法和机械自动化层坯法两种。
手工层坯法主要是通过手工将碳纤维叠放、涂覆环氧树脂制成层坯,其中的纤维层坯配比和工艺控制都在操作工的经验和技术控制下完成。
这种制备方法的优点是成本低,缺点是不易保证工艺质量稳定。
机械自动化层坯法是通过机械化设备将碳纤维层坯制成复合材料。
将预先切好的纤维根据设计图样放置在模具中,然后通过涂胶、烘干、压制等多道工序制成复合材料。
这种制备方法的优点是工艺质量稳定,缺点是设备投资大,成本相对较高。
性能研究碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能优良,主要体现在以下三个方面:1、高强度和高刚度。
碳纤维本身就是一种优质的高强度、高模量材料,而环氧树脂的刚度也比较高,在二者结合后可以弥补各自的不足,大大提高复合材料的力学性能。
2、疲劳性能好。
研究表明,碳纤维增强环氧树脂复合材料的能够承受大量的疲劳循环,在动载情况下具有良好的应用前景。
3、耐热性好。
环氧树脂在高温下仍能保持较好的力学性能,而碳纤维能够对高温下膨胀进行补偿,从而使得复合材料的高温性能大大提高。
总结本文介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法和性能研究,这种材料具有力学性能优良、耐热、防腐等优点,已经在航空航天、汽车、体育器材等领域中得到广泛应用。
随着科技的不断进步,我们相信这种材料会有更广泛的应用前景。
纤维增强树脂基复合材料的制备工艺
纤维增强树脂基复合材料的制备工艺一、引言纤维增强树脂基复合材料是一种结构性材料,具有高强度、高刚度、轻质化等优点,广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
本文将介绍纤维增强树脂基复合材料的制备工艺。
二、纤维增强树脂基复合材料的组成纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂组成。
其中,纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等;树脂可以是环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。
三、制备工艺1. 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备工艺(1)预处理:将玻璃纤维切割成所需长度,然后进行表面处理,去除油污和灰尘。
(2)涂覆:将环氧树脂涂覆在玻璃纤维表面,使其充分浸润。
(3)层数叠加:将涂覆好树脂的玻璃纤维层叠加在一起,形成所需厚度。
(4)热固化:将叠加好的玻璃纤维和树脂放入模具中,进行热固化处理,使其成型。
(5)后处理:将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺,使其达到所需尺寸和表面光洁度。
2. 碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的制备工艺(1)预处理:将碳纤维切割成所需长度,然后进行表面处理,去除油污和灰尘。
(2)涂覆:将聚酰亚胺树脂涂覆在碳纤维表面,使其充分浸润。
(3)层数叠加:将涂覆好树脂的碳纤维层叠加在一起,形成所需厚度。
(4)热固化:将叠加好的碳纤维和树脂放入模具中,在高温高压下进行热固化处理,使其成型。
(5)后处理:将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺,使其达到所需尺寸和表面光洁度。
四、结论纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括预处理、涂覆、层数叠加、热固化和后处理等步骤。
不同的纤维和树脂需要采用不同的制备工艺。
制备出的复合材料具有高强度、高刚度、轻质化等优点,在航空航天、汽车工业、体育器材等领域有广泛应用前景。
环氧复合材料
环氧复合材料环氧复合材料是一种在工程实践中广泛应用的新型材料,它由环氧树脂和一种或多种增强材料(如玻璃纤维、碳纤维等)经过特殊工艺制成。
环氧复合材料具有重量轻、强度高、抗腐蚀性好等优点,被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
环氧复合材料的制备过程主要包括以下几个步骤。
首先,将环氧树脂与固化剂按照一定比例混合,并加入相应的填充剂和增强材料。
然后,将混合物倒入模具中,通过真空吸取或加压的方式去除气泡。
最后,经过一定时间的固化反应,环氧复合材料生成,并可以进行后续的加工和处理。
环氧复合材料具有许多优点。
首先,由于环氧树脂和增强材料的优异性能,使得环氧复合材料具有很高的强度和刚度,相比传统材料如钢铁和铝合金,其重量要轻很多。
其次,环氧复合材料具有优异的耐腐蚀性能,可在恶劣的工作环境下长期使用而不出现严重损坏。
此外,由于环氧材料的粘合性能好,可以实现钢材和其它材料的有效连接,提高整体结构的性能。
在航空领域,环氧复合材料得到了广泛的应用。
其轻质和高强度使得它成为制造飞机、飞机零件和导弹等的重要材料。
在航天领域,环氧复合材料被应用于航天器的外壳和密封零件中,它具有良好的热稳定性和抗辐射性能。
在汽车制造中,环氧复合材料被用于制造车身和汽车零部件。
其轻质和强度高的特点可以减轻车身重量,提高汽车的燃油经济性。
然而,环氧复合材料也存在一些问题。
首先,由于制备过程中的固化反应,环氧复合材料的生产周期较长,无法满足一些紧急情况下的生产需求。
其次,环氧复合材料的成本较高,造成了制造成本的增加。
综上所述,环氧复合材料是一种具有广泛应用前景和优异性能的新型材料。
虽然存在一些问题,但随着技术的发展,相信环氧复合材料在未来会得到进一步的改进和推广。
碳纤维增强复合材料用环氧树脂研究进展
碳纤维增强复合材料用环氧树脂研究进展摘要:综述了环氧树脂的合成方法、固化方法以及改性的研究现状以及理论知识,介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的生产和性能,重点讲述了环氧树脂的改性方法。
关键词:环氧树脂;碳纤维;复合材料;改性碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量、综合性能优异的新型纤维材料,其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维作为一种高性能纤维,具有高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、抗蠕变、耐辐射、耐疲劳、导电、传热和热膨胀系数小等诸多优异性能。
此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1]。
碳纤维既可用作结构材料来承载负荷,又可用作功能材料。
因此在国内外碳纤维及其复合材料近几年的发展都十分迅速。
碳纤维的制备是有机纤维进行碳化的过程,在惰性气体中将含碳的有机物加热到3000℃左右,非碳元素脱离,碳元素含量逐步增大并最终形成碳纤维。
其典型的宏观结构如图1所示。
图1 碳纤维的宏观结构a 整体效果b 局部效果1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷合成了树脂状产物,1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物,在19世纪末20世纪初的这两个重大发现揭开了环氧树脂走向世界的帷幕。
环氧树脂是一类重要的热固性树脂,是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树脂。
环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料及先进复合材料等领域得到广泛应用[2]。
我国环氧树脂的研制开始于1956年,在上海、沈阳两地首获成功,并在1958年于上海首先开始了工业化生产。
到了60年代中期国内开始研究新型的环氧树脂,如脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂等种类,70年代末着手开发了元素改性环氧树脂、特种环氧树脂等诸多新品种。
碳纤维复合材料成型工艺技术
浅谈碳纤维复合材料成型工艺技术李一军(陕西千山航空电子有限责任公司)引言CFRP就是我们常说的碳纤维复合材料。
这种材料在航天、军工、电子、等等诸多领域都有着很广泛的应用。
尤其是碳纤维复合材料杆件是航空航天结构中最重要的组成部分,常用于飞机和航天器的内部骨架以及发动机等零件的固定支架等。
碳纤维复合材料管被应用在雷达、电视塔用于天线使用。
本文主要对碳纤维复合材料成型所采用的预浸料铺层-热压罐固化介绍,并对技术工艺的难点进行分析。
首先我们先来认识以下碳纤维合成材料:1碳纤维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。
1.1碳纤维树脂复合材料环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯是目前被最多应用于基体的树脂材料。
这类复合材料的比重比铝轻,强度还很高。
其弹性模量要大于铝合金和钢。
并且疲劳强度高,冲击韧性好。
同时抗水和湿气,化学稳定性高,摩擦系数小,导热性好,还具有受X光线辐射时强度和模量不变化等特点。
总之其性能要高于玻璃钢,所以被广泛应用于航天工程。
但这类材料也有很大的不足,做为复合材料,碳纤维与环氧树脂、酚醛树脂和聚四氟乙烯等材质的粘结力不够大,而且各向异性强度高,在高温环境下不稳定。
1.2碳纤维金属复合材料碳元素不容易在常温条件下和金属发生反应,只有在高温情况下才会生成金属碳化物,所以碳纤维金属复合材料比较不容制作。
复合材料成型工艺接触低压成型工艺
复合材料成型工艺接触低压成型工艺接触低压成型工艺的特点是以手工铺放增强材料,浸清树脂,或用简单的工具辅助铺放增强材料和树脂。
接触低压成型工艺的另一特点,是成型过程中不需要施加成型压力(接触成型),或者只施加较低成型压力(接触成型后施加0.01~0.7MPa压力,最大压力不超过2.0MPa)。
接触低压成型工艺过程,是先将材料在阴模、阳模或对模上制成设计形状,再通过加热或常温固化,脱模后再经过辅助加工而获得制品。
属于这类成型工艺的有手糊成型、喷射成型、袋压成型、树脂传递模塑成型、热压罐成型和热膨胀模塑成型(低压成型)等。
其中前两种为接触成型。
接触低压成型工艺中,手糊成型工艺是聚合物基复合材料生产中最先发明的,适用范围最广,其它方法都是手糊成型工艺的发展和改进。
接触成型工艺的最大优点是设备简单,适应性广,投资少,见效快。
根据近年来的统计,接触低压成型工艺在世界各国复合材料工业生产中,仍占有很大比例,如美国占35%,西欧占25%,日本占42%,中国占75%。
这说明了接触低压成型工艺在复合材料工业生产中的重要性和不可替代性,它是一种永不衰落的工艺方法。
但其最大缺点是生产效率低、劳动强度大、产品重复性差等。
1、原材料接触低压成型的原材料有增强材料、树脂和辅助材料等。
(1)增强材料接触成型对增强材料的要求:①增强材料易于被树脂浸透;②有足够的形变性,能满足制品复杂形状的成型要求;③气泡容易扣除;④能够满足制品使用条件的物理和化学性能要求;⑤价格合理(尽可能便宜),来源丰富。
用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物,碳纤维及其织物,芳纶纤维及其织物等。
(2)基体材料接触低压成型工艺对基体材料的要求:①在手糊条件下易浸透纤维增强材料,易排除气泡,与纤维粘接力强;②在室温条件下能凝胶,固化,而且要求收缩小,挥发物少;③粘度适宜:一般为0.2~0.5Pa·s,不能产生流胶现象;④无毒或低毒;⑤价格合理,来源有保证。
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环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺环氧树脂(EP)/碳纤维(CF)复合材料是CF增强复合材料的一个重要分支。
近年来,随着人们对EP/CF复合材料认识的不断深入,其优异的性能不断凸现,促使其用量不断上升。
20世纪70年代以前,EP/CF复合材料被视为昂贵的材料,价格约为玻璃纤维(GF)增强复合材料的10倍,只用于军工、宇航等尖端技术行业。
20世纪80年代以后,CF工业和EP工业迅速发展,EP/CF复合技术不断进步,加入到EP中的CF比例不断上升,目前CF的体积分数已可达60%以上,使EP/CF复合材料的质量提高而价格下降,拓宽了其应用领域,进一步促进了EP/CF复合材料的发展。
1 CF及其EP复合材料的基本特点1.1 CF的特点和基本成分CF主要是由碳元素组成,其含碳量一般在90%以上。
CP具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性,与一般碳素材料不同的是,其各向异性显著,柔软,可加工成各种织物,沿纤维轴向表现出很高的强度。
制备CF的主要原材料有人造丝(粘胶纤维)、聚丙烯腈(PAN)纤维和沥青等。
通常制备高强度、高模量CF多选用PAN为原料。
制备CF需经过拉丝、牵伸、稳定、炭化、石墨化5个阶段。
1.2 EP基体的作用EP具有优良的加工性能和力学性能,其固化收缩率低,粘结性能优异。
复合材料中EP的主要作用是把CF粘在一起,分配CF间的载荷,保护CF不受环境影响。
1.3 EP/CF复合材料的特性EP/CF复合材料的特性主要取决于CF、EP及EP与CF之间的粘结特性。
EP/CF复合材料具有优异的性能,与钢相比,EP/CF复合材料的比强度为钢的4.8-7.2倍,比模量为钢的3.1-4.2倍,疲劳强度约为钢的2.5倍、铝的3.3倍,而且高温性能好,工作温度达400℃时其强度与模量基本保持不变。
此外还具有密度和线膨胀系数小、耐腐蚀、抗蠕变、整体性好、抗分层、抗冲击等,在现有结构材料中,其比强度、比模量综合指标最高。
在加工成型过程中EP/CF复合材料具有易大面积整体成型、成型稳定等独特的优点。
2 EP/CF复合材料的成型工艺2.1 手糊成型手糊成型是依次在模具型腔表面涂布或铺迭脱模剂、胶衣、粘度适中的EP(胶衣凝胶后涂覆)和CF,手持辊子或刷子使EP浸渍CP,并驱除气泡,压实基层。
铺层操作反复多次,直到达到制品的设计厚度。
该工艺的主要优点是可室温成型,设备投资少,模具折旧费低;可制造大型制品。
主要缺点是属于劳动密集型生产,制品质量由工人技术熟练程度决定;手糊用树脂分子量低,通常可能较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。
2.2 树脂传递成型将CF置于上下模之间,合模并将模具夹紧,在压力条件下注射EP,EP固化后打开模具,取下制品。
必须保证EP在凝胶前充满型腔,压力促使EP快速传递到模具内并浸渍CF。
该工艺为低压成型工艺,EP注塑压力为0.4-0.5MPa,当制造高CF含量(体积分数超过50%)的制品时压力甚至可达0.7MPa。
有时可预先将CF在一个模具内预成型(带粘结剂),再在第二个模具内注射成型。
为了提高EP浸渍CP的能力,可选择真空辅助注射。
当EP一旦将CF浸透,要将EP注入口封闭,以使树脂固化。
注射与固化可在室温或加热条件下进行。
模具可以用复合材料与钢材料制作。
若采用加热工艺,宜用钢模。
该法的主要优点是复合材料中CF含量可较高,未被EP浸润的CF非常少;闭模成型,成型周期较短,生产环境好,生产成本较低;制品可大型化,强度可设计。
主要缺点是不易制作较小制品,因要承压,故模具较手糊与喷射工艺用模具要笨重和复杂。
2.3 真空袋法成型此法是手糊法与喷射法的延伸。
将手糊或喷射好的积层在EP的A阶段与模具在一起,在积层上覆以真空袋,周边密封,然后用真空泵抽真空;使积层受到不大于101kPa的压力而被压实、成型。
该法的主要优点是采用普通湿法铺层技术,通常可获得高CF含量的复合材料;EP可较好地浸渍CF。
主要缺点是额外的工艺过程增加了劳动力和成本,并且要求操作人员有较高的技术水平;生产效率不高。
2.4 树脂膜熔浸成型将CF与EP片交替铺放在模具内。
用真空袋包覆铺层,使用真空泵抽真空,将空气抽出。
然后加热使EP熔化并浸渍CF,然后经过适当的时间使EP固化。
该法的主要优点是复合材料的空隙率低,可精确获得高的CF含量;铺层清洁,有利于健康和安全,并且生产成本低。
主要缺点是目前仅用于宇航工业,还未获得大规模的推广;模具要求能经受EP膜片的工艺温度。
2.5 预浸料成型预先在加热、加压或使用溶剂的条件下,用EP预浸渍CF。
预浸料在环境温度下贮存一段时间后仍能保质使用,当要延长保质期时须在冷冻条件下贮存材料。
树脂通常在环境温度下呈临界固态,故触摸预浸料时有轻微的粘附感。
预浸料用手工或机械铺于模具表面,通过真空袋抽真空,放入热压罐中成型。
通常加热使树脂重新流动,最终固化。
该法的主要优点是可精确地调整EP/固化剂配比和EP在CF中的含量,得到高含量CF;由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂,树脂化学性能、力学性能和热性能是最适宜的。
主要缺点是热压罐固化复合材料制品的耗费大、作业慢、制品尺寸受限制;模具需能承受作业温度并且生产成本较高。
2.6 低温固化预浸抖成型该工艺完全按预浸料方法制备,EP的化学性质使其得以在肋-100℃固化。
在60℃时,材料可操作保质期可小于1个星期也可延长到几个月。
树脂体系的流动截面适于采用真空袋压力,避免采用热压罐。
该法除具有传统预浸料成型的优点外,因为仅需真空袋压力,固化温度低,模具材料较便宜且能耗低,采用简单的热空气循环加热室便可容易地制造大型结构。
主要缺点是复合材料成本仍高于预浸织物;模具需能经受高于环境温度的温度;因需高于环境温度固化故仍有能耗。
2.7 拉挤成型该工艺是指将浸渍了EP的连续CF经加热模拉出形成预定截面型材的过程。
程序是:①使CF增强材料浸渍树脂;②CF预成型后进入加热模具内,进一步浸渍、基体树脂固化、复合材料定型;③将型材按要求长度切断。
该工艺中,EP浸渍CF有两种方式:其一为胶槽浸渍法。
即将增强材料通过树脂槽浸胶,然后进入模具,通常采用此法;其二为注入浸渍法。
GF增强材料进入模具后,被注入模具内的树脂所浸渍。
该法的主要优点是制造速度快,拉挤成型材料的利用率为95%(手糊成型材料的利用率仅为75%);树脂含量可精确控制;由于纤维呈纵向,且体积分数可较高(40%-80%),因而型材轴向结构特性可非常好。
主要缺点是模具费用较高;一般限于生产恒定横截面的制品。
3 EP/CF复合材料的应用3.1 飞行器的轻型化美国从F-14、F-15战斗机就开始采用EP/CF复合材料,以降低结构质量,提高推力,复合材料占总结构质量的2%-3%。
F-18战斗机中先进复合材料已占总结构质量的10.3%,包括水平尾翼、方向舵、垂直稳定板、减速板等,由F-14和F-15的次承力结构材料逐步向主承力结构材料过渡。
F-22战斗机中复合材料的用量已达到24%,新一代直升飞机的复合材料用量高达65%-80%。
用树脂基复合材料来代替金属材料制造飞机零部件,可使零部件质量减轻25%-50%,先进复合材料在飞机上的用量及其性能水平已成为飞机先进性的重要考核指标之一。
以复合材料在飞机发动机中的应用为代表,美国通用电器-飞机发动机事业集团公司(GE-AEBG)和普惠公司等喷气发动机制造公司,以及其它一些二次承包公司都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。
如发动机舱系统的紧推力反向器、风扇罩、风扇出风道导流片等都用复合材料制造。
如发动机进口气罩的外壳是用美国聚合物公司的EP/CF预浸料(E707A)叠铺而成,它具有耐177℃高温的热氧化稳定性,且表面光滑如镜面,有利于形成层流。
又如FW4000型发动机有80个耐149℃高温的空气喷口导流片也是用EP/CF预浸料制造的。
3.2 轻型机枪枪架在轻型自动武器的研制过程中,需要实现的极其重要的战术技术指标是大幅度减轻武器系统的质量,提高武器的机动性,同时保证轻武器的射弹散布精度,尤其是连发射击精度,以满足现代战争对轻武器的战技指标要求。
目前,我国在这方面做了大量的工作,已初见成效。
如7.62mm重机枪已由53式的40.4kg减轻到67式的15.5kg;12.7mm大口径高射机枪已由原来的180kg减至W85式的40kg,从而大大缓解了武器威力与机动性之间的矛盾,改善了武器系统的战术使用性能。
目前使用的12.7mm大口径机枪仍较笨重,特别是枪架较重,而要实现大口径机枪轻量化,提高其机动性,主要靠采用新材料取代传统材料以及改进枪架结构等措施来实现。
利用EP/CF复合材料的高比强度、高弹性模量、高阻尼,以及吸振性好、材料性能的可设计自由度大等特点,可以设计出新型大口径机枪枪架,既能保持原有机枪的结构动力学特性,又可大幅度减轻质量,获得了良好的使用效果,从而开辟了树脂基复合材料在大口径机枪枪架上应用的新途径。
3.3 新型连续抽油杆有杆泵抽油是当前国内外应用最广泛的机械采油技术,抽油杆是有杆泵系统中的关键部件,也是其中最薄弱的环节。
因为抽油杆在工作过程中要承受交变载荷、振动载荷、冲击载荷以及与油管之间的摩擦等多种载荷作用,而且还要经受工作介质中的酸、碱、盐及沙砾的腐蚀与磨砺,工况十分恶劣。
抽油杆失效常会引起油井事故。
目前广泛使用的常规钢制抽油杆需要大量接箍连接起来才能使用,这些接箍在使用过程中与油管磨损严重,常常发生脱扣甚至断裂,同时接箍会引起活塞效应,加大了运行阻力。
此外,钢制抽油杆密度大,对抽油机提升载荷要求高,而且能耗高。
常规抽油杆尤其不能满足深井采油的需要。
CF具有高强度、高模量、质轻和耐腐蚀的特点,且价格稳步下降,是制备新型连续抽油杆的理想材料。
以CF增强EP为主要原材料,采用拉挤成型工艺制备的新型连续抽油杆具有连续无接箍、横截面小和质轻等优点,完全克服了常规钢制抽油杆的缺点。
3.4 高精度天线随着我国通讯业的发展,通信卫星日益显示出其重要地位。
通信卫星上的通讯天线系统是其关键设备,为了提高通信卫星信号的收发效率,减少信号损失,对卫星天线的制造精度要求很高。
卫星天线暴露在环境中,天线材料和天线结构必须经受住空间环境的考验。
CF复合材料因其极小的线胀系数,弹性模量与密度、线胀系数之积的比值远高于金属材料,而被天线专家们誉为理想的天线结构材料。
复合材料天线反射体的结构形式有夹层结构、薄板(壳)结构两种。
夹层结钩天线是以一定厚度的内外蒙皮与轻质的蜂窝或泡沫材料为夹芯而形成截面较厚的均质结构,其特点是质轻、刚性好,有较好的抵御应力变形的能力,是保障天线型面精度的较佳结构形式,故多为天线设计者所采用。
由于CF复合材料的比强度和比模量都很高,用其制备薄板式天线,强度、刚性远比铝质天线高,且薄板式结构的天线面板薄、导热快,阳光不均匀照射所造成的面、背和侧的温度梯度小,热应力变形小,更有利于恶劣环境下型面精度的保持。