碳纤维复合材料的性能20页PPT

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《碳纤维材料》PPT课件

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• (2)现场施工方便:没有湿作业和明火施工,占用场地 小,也不需要大型施工机具,因此施工方便、工效高、施 工质量容易得到保障。
• (3)使用范围广:可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟 囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点 的加固中,具有其他加固方式无法比拟的优势,与混凝土 的有效接触面积可达100%。
• • (2)加强结构粘结破坏面特性研究。 由于碳纤
维加固混凝土后, 粘结区域由多种材料的混合体组 成,各区域材料性能差异性较大, 结构的传力方式 和受力状态相当复杂、产生多种破坏模式, 而其中 的结构断裂碳纤维剥离破坏更加复杂, 因此必须加 强该方面的研究。
对碳纤维加固提出的建议
• (3)加强粘结胶的研究。 在碳纤维加固混凝土结构主要 是利用碳纤维优良物理力学性能对结构进行加固, 结构的 加固质量主要取决于碳纤维与混凝土两者之间粘结情况, 在混凝土一纤维粘结面如果能保证粘结质量就可以充分发 挥碳纤维作用, 否则就不能充分发挥碳纤维性能, 降低了 结构的加固效果。 碳纤维在600℃高温下性能保持不变, 在-180 ℃低温下仍具有很好的韧性, 适用性较广, 但对 于粘结胶, 当温度超过60 ℃ 时就开始软化, 温度超过 80℃ 时强度明显降低, 目前我国对粘结胶的研究较少, 还不成熟没有形成统一的标准, 因此需要加强对粘结胶的 研究、开发及应用, 如抗高温胶和抗低温胶等, 从而扩大 实际工程的应用范围。
• (2)施工便捷,施工工效高,没有湿作业,不需大型 施工工具,无需现场固定设施,施工占用场地少,成 品幅宽可以为20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm,每卷长 度50~100 m,现场使用时可以根据需要用剪刀或 刀片裁剪。粘贴碳纤维材料法是粘贴钢板施工工 效的4~8倍。

碳碳复合材料ppt课件

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循环浸渍-碳化曲线反映了浸渍-碳化工艺特点:
❖ 在进行1~3次浸渍碳化时,复合材料的密度增加较快, 从预制体密度(约1.2~1.3g/cm3)增加到1.6g/cm3以上;
❖ 从第四次循环浸渍碳化开始,则每次复合材料的密度增 加相对较慢。
❖ 为了减少浸渍-碳化次数,提高浸渍碳化效率和改善复 合材料的性能,一般采用真空压力浸渍工艺,形成了压 力浸渍碳化工艺(PIC, Pressure Impregnation Carbonization)。并且在沥青液态浸渍-碳化工艺中得 到应用。
沥青碳化率=0.95QI+0.85(BI-QI)+(0.3-0.5)BS
因此,沥青的碳化率随高分子量芳香族化合物的含量增加而增加。 最高的碳化率达90%,但与碳化时的压力有关。当碳化压力增强时, 低分子量物质挥发气化,并在压力下热解得到固态沥青碳。
★ 沥青碳化特性
★ 沥青碳化特性
沥青的压力碳化经历以下过程:
沥青液态压力浸渍-碳化 工艺是在常压、250℃下先浸 渍,然后在此温度下加压至 100MPa压力下继续浸渍,再 此压力下经650℃碳化。
同样需经历多次PIC工艺 使/C复合材料致密化。
● HIPIC工艺
HIPIC工艺是热等静压浸 渍碳化工艺(Hot Isostatic Pressure Carbonization),即 在等静压炉中进行PIC工艺。
沥青、树脂浸渍-碳化与CVD裂解碳填充孔隙的区别
C/C复合材料CVD/CVI工艺的种类主要有:
❖ 等温 (Isothermal)法; ❖ 压力梯度 (Pressure gradient)法; ❖ 温度梯度(Thrmal gradient)法; ❖ 化学液气相沉积法(Chemical Liquid Vapour

碳纤维及其复合材料PPT课件

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含碳量95%左右的称为碳纤维; 含碳量99%左右的称为石墨纤维。 优点:碳纤维比重小、比强度、比模量大,耐热性 和耐腐蚀性好,成本低,批量生产量大,是一 类极为重要的高性能增强剂。
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用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合金高5倍,比强度高3倍以 上; 同时耐腐蚀、耐热冲击、耐烧蚀性能均优越
石墨层片的缺陷 及边缘碳原子
基本结构单元
石墨微晶
原纤维构成碳纤维单丝
二级结构单元
碳纤维的三级结构单元
第38页/共65页
石墨微晶在整个纤维中的分布是不均匀的,碳纤维由表皮层和 芯子两部分组成,中间是连续的过渡区。 皮层的微晶较大,排列较整齐有序,占直径的14%,芯子占39 %,由皮层到芯子,微晶减小,排列逐渐紊乱,结构不均匀性愈 来愈显著。
美国的碳纤维主要用于航空航天领域,欧洲在航空航天、体育用品和工业方 面的需求比较均衡,而日本则以体育器材为主。
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6.2 碳纤维的制备
很多纤维能用溶液纺丝或熔融纺丝来制作!!! 面条?? 粉丝?? 一些高分子丝??
碳纤维能不能用这两种方式呢??
在空气中在350℃以上的高温中就会氧化;在隔绝空气 的惰性气氛中,元素碳在高温下不会熔融,但在3800K以 上的高温时不经液相,直接升华,所以不能熔纺!!
碳在各种溶剂中不溶解,所以不能溶液纺丝。
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6.2 碳纤维的制备
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等)在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维,不能用 于制造长纤维。
将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维, 然后再在惰性气氛中于高温下进行焙烧碳化,使 有机纤维失去部分碳和其他非碳原子,形成以碳 为主要成分的纤维状物。此法用于制造连续长纤 维。

碳纤维及其复合材料讲解 ppt课件

碳纤维及其复合材料讲解 ppt课件

➢ 碳纤维制造工艺
1、聚丙烯腈PAN配液->纺丝(湿法/干喷湿纺) ->表面处理->收丝(PAN原丝)
2.
➢ 树脂基复合材料(CFRP/CFRTP)
1、基体树脂CFRP:环氧树脂EP、双马酰亚胺树脂BMI、 热固聚酯亚胺PI、氰酸脂.
2.CFRTP热塑性树脂:聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚醚砜主要 生产预浸带料。
总结
➢ 碳纤维复合材料(CFRP)具有轻质、高强度、高刚度、抗疲 劳和耐腐蚀等优异性能。为了解决全球气候变暖、温室气 体排放的环境问题,碳纤维复合材料在大型飞机、风力发电 叶片、汽车部件、石油开采抽油杆、电力输送电缆等领域 的应用将推动节能减排的实现。碳纤维复合材料的使用实 现了材料的轻量化,从而达到了节能减排的目的,碳纤维复合 材料在这些领域的实际应用代表了其技术的成熟度和水平。 随着国产化碳纤维制造关键技术的成熟,通过突破碳纤维复 合材料的低成本制造技术,实现国产碳纤维复合材料在节能 减排方面的应用是现实的。
CARBON FIBER AND ITS COMPOSITE MATERIALS
碳 纤维及其复合材料
张慧 冯浩辉 车腾伟
19 60
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精品资料
• 你怎么称呼老师?
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你 是否会认为老师的教学方法需要改进?
(2) C/C 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, 主要由各类碳组成,即纤维碳、树脂碳和沉积碳。
这种材料除具备高强度、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。在高温 环境中,强度高、不熔不燃,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领域。

碳纤维复合材料PPT课件

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表6-7 C/C在航天飞机上的应用 表6-8 C/C在战略导弹上的应用。
图6-1 C/C在航天飞机上的应用部位
航天飞机表面温度
C/C在航天飞机上应用部位
图6-2 导弹鼻嘴
6.5.2 刹车材料方面的应用
法国欧洲动力公司大量生产C/C刹车片,用 作飞机(如幻影式战斗机)、汽车(如赛 车)和高速火车的刹车材料。
T-50-221-44
X-y向
Z向
1.9
ATJ-5 结晶向 ⊥结晶向
1.83
拉伸强度 24
140
126
39.6
30.5
/MPa
2500
280
231
54.3
43.4
抗拉模量 24
59.4
52.4
11.7
7.8
/GPa
2500 40.9
30.5
11.2
7.4
断裂延伸率 24
0.18
0.2
0.45
0.54
三、CVD法的优缺点
优点:基体性能好,且与其他致密化工艺 一起使用,充分利用各自的优势。可以将 CVD法和液态浸渍法联合应用,可以提高 材料的致密度。
缺点:沉积碳的阻塞作用形成很多封闭的 小空隙,得到的C/C复合材料密度低。
表6-6 树脂/沥青浸渍与CVD制C/C复合材料 性能比较
6.5 C/C复合材料的应用
波音747上使用C/C刹车装置,大约使机身 质量减轻了816.5kg。
日本C/C用作飞机刹车材料已有10年的历史。 日本协和式超音速客机共8个轮,刹车片约 用300kgC/C复合材料,可使飞机减轻 450kg。用作F-1赛车刹车片,可使其减轻 11kg。
6.5.3 其他方面的应用

碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究ppt课件

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(2)用称重器和烧杯称量所需要质量的分散剂与固化剂。 (3)将一定量的环氧树脂与分散剂混合,然后加入超声分散好的改性碳纤维,最后加入 一定量的固化剂常温等待其固化,将制备好的样品进行力学性能测试。
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7
实验数据曲线
固化剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
图1 固化剂含量对纯环氧树脂抗压强度的影响 可编辑课件PPT
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致谢
感谢各位老师在百忙之中抽出时间对我的毕业设计进行答辩,您们 辛苦了!
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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。
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3、加入改性碳纤维的环氧树脂样品的制备: (1)将碳纤维放置在箱式电阻炉中于在400 ℃下氧化处理30 min,冷却到室温后备用。
将碳纤维放置在偶联剂(即KH550)丙酮溶液中改性处理,偶联剂的质量分数分别为0.5 wt%、1.0 wt%、1.5 wt%、2.0 wt%。
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(3)纯环氧树脂材料在120℃发生变形,在220℃变形量达到0.85%,改性碳纤维/ 环氧树脂复合材料在160℃未发生明显变形,在220℃变形量仅为0.58%,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。 (4)摩擦磨损实验表明:随着摩擦时间和外加载荷的增加,所有环氧树脂及其复合 材料的磨损量都增加。在加载为20 N,摩擦60 min后,纯环氧树脂的磨损量是10.3 mg,碳纤维/环氧树脂的磨损量是6.2 mg,改性碳纤维/环氧树脂的磨损量是2.7 mg。 这表明在相同载荷下,改性碳纤维/环氧树脂复合材料具有最小的质量损失,其耐磨 性最好。

碳纤维复合材料PPT

碳纤维复合材料PPT

碳纤维复合材料PPT
碳纤维复合材料是近几十年来开发的先进材料,具有较高的强度和刚度,特别是在结构轻量化和高性能应用,以及机械和航空航天等领域深受
欢迎,成为现代工业中不可或缺的一部分。

本文将对碳纤维复合材料的性
能进行深入的研究,并探讨其在现代工业中的应用。

一、碳纤维复合材料概述
碳纤维复合材料是一种复合材料,是由碳纤维和其它种类复合而成的
材料。

它由高分子材料和短碳纤维组成,碳纤维可以是碳素物质的任何形式,也可以是合成或天然碳纤维。

由于碳纤维具有较高的强度和弹性系数,所以具有良好的抗拉强度、抗压强度和抗弯曲强度,在结构轻量化和高性
能等领域得到广泛应用。

二、碳纤维复合材料的特点
碳纤维复合材料具有较高的抗拉强度、抗压强度和抗弯曲强度。

碳纤
维复合材料的重量轻、密度小,比强度高,比模量大,具有良好的抗冲击性,弹性恢复性能好,抗潮解能力强,耐腐蚀性好。

此外,碳纤维复合材
料易于加工,可以用钻孔、切削、冲压、热成型等加工方法制作成各种复
杂结构的零件。

三、碳纤维复合材料在现代工业中的应用。

碳纤维复合材料简介.ppt

碳纤维复合材料简介.ppt

纤维分类
• 碳纤维 • 玻璃纤维 • 有机纤维
(Kevlar,Technora,Twaron,PBO,Vectran) • 金属纤维 • 合成塑料纤维
纤维分类
• PAN系碳纤维 • 沥青(Pitch)系碳纤维 • 螺萦(Rayon)系碳纤维
纤维分类
• 低模数碳纤维 • 一般模数碳纤维 • 一般强度,高强度 • 中模数碳纤维 • 高模数碳纤维 • 超高模数碳纤维
Reaction Injection Molding
Vacuum Molding (Autoclave)
SMC
Filament Winding
Resin Transfer Molding
BMC
Pultrusion
• TP—Thermoplastic:热塑性,具直链状化学 结构,可重复利用加热或冷却使材料软化或 固化
名词解释
• Tensile Strength(kg/mm2)—拉伸强度 • Tensile Modulus(ton/mm2)—拉伸模数 • Elongation(%)—伸长率 • Yield(g/m)—基重
复合材料简介
何谓复合材料
• 广义:包含一种以上之材料型态
• 狭义:即纤维补强塑料 (FRP Fiber Reinforcement Plastic)
复合材料组成
• 纤维(Fiber) • 基材(Matrix)—树脂 • 界面(Interface)
名词解释
• TS—Thermoset:热固性,受热硬化后成三度 空间网状交连的化学结构,不可溶或不能熔 融
复合材料制程
• Filament Winding • Resin Transfer Molding • Bulk Mold Compounding • Pultrusion • Others

《碳纤维复合材料》课件

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切割与加工
在高温下进行热处理,消除材料中的 内应力,提高其稳定性和耐久性。
根据需要,对碳纤维复合材料进行切 割和加工,以满足不同应用的需求。
表面涂装与防护
对碳纤维复合材料表面进行涂装和防 护处理,以提高其耐腐蚀、耐磨等性 能。
碳纤维复合材料的
03
性能与测试
碳纤维复合材料的力学性能
01
02
03
高强度与高刚性
碳纤维复合材料具有极高 的抗拉强度和弹性模量, 使其成为承受重负载和抵 抗变形的理想选择。
疲劳性能优异
碳纤维复合材料在循环载 荷下表现出良好的耐久性 ,适用于需要承受周期性 载荷的场合。
损伤容限高
碳纤维复合材料的独特结 构使其能够承受部分损伤 而不影响整体性能,提高 了结构的安全性。
碳纤维复合材料的热学性能
将碳纤维与树脂等基体材料混合,制备成预浸料。预浸料的制备质 量直接影响复合材料的性能。
铺层与成型
将预浸料按照设计要求进行铺层,然后在一定温度和压力下进行成 型处理,使材料固化形成碳纤维复合材料。
后处理与加工
对成型的碳纤维复合材料进行后处理和加工,以满足不同应用需求 。
碳纤维复合材料的后处理工艺
热处理与消除内应力
将聚合物单体进行聚合,然后纺成纤维。这一过程中,需要控制温度 、压力等参数,以确保纤维的质量。
预氧化与碳化
在高温下进行预氧化和碳化处理,使纤维中的氢、氧等元素得以去除 ,同时形成碳纤维的结构。
表面处理与涂层
对碳纤维表面进行处理和涂层,以提高其与其他材料的粘附性和功能 性。
碳纤维复合材料的成型工艺
预浸料制备
良好的热稳定性
碳纤维复合材料在高温下仍能保持稳定的力学性能, 适用于高温环境。

[正式版]碳纤维增强复合材料ppt资料

[正式版]碳纤维增强复合材料ppt资料
纤维缠绕成型的主要特点是, 纤维能保持连续完整,制件线形可 按制品受力情况设计即可按性能要 求配置增强材料,结构效率高,制 品强度高;可连续化、机械化生产, 生产周期短,劳动强度小;产品不 需机械加工,但设备复杂。
拉挤成型
拉挤成型是一种连续生产固定截面 型材的成型方法。主要过程是将浸有树 脂的纤维连续通过一定型面的加热口模, 挤出多余树脂,在牵引条件下进行固化。
性能对比
碳纤维力学性能
加工成型方法
• 喷射成型 • 注射成型 • 纤维缠绕成型 • 拉挤成型
喷射成型
喷射成型是通过喷枪将短切纤维和雾化树 、 、法国的固体发动机壳体主要采用碳纤维复合材料。
RIM的基本原理是将两种反应物(高活性的液状单体或齐聚物)精确计量,经高压碰撞混合后充入模内,混合物在模具型腔内迅速发生聚
出色的耐热性(可以耐受电2000力℃以是上的高国温) 家能源的重中之重,作为典型的 清洁能源,核电具有很多优势,实现核电清 高强度(是钢铁的5倍)
当前,汽车工业正面临资源和环境的严峻挑战,推进汽车轻量化以降低油耗,是汽车工业发展的主题。 另一方面.CFRP具有高的阻尼特性,可使击球时间延长,球被击得更远
拉挤成型的最大特点是连续成型, 制品长度不受限制,力学性能尤其是纵 向力学性能突出,结构效率高,制造成 本低,自动化程度高,制品性能稳定, 生产效率高, 原材料利用率高,不需要 辅助材料
碳纤维复合材料的应用
• 在体育方面的应用 • 在航天领域的应用 • 在石油开发中的应用 • 在核电站中的应用 • 在电动汽车上的应用
料不同的是,其外
形有显著的各向

异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现
出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强
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