碳纤维增强复合材料成形技术研究
碳纤维复合材料成型工艺概述
模压工艺流程图
模压工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
4、缠绕成型 将连续的纤维丝或布带经过树脂槽浸润之后挤去多余树脂，然后按照预先设计好的排布规律缠绕到芯模
上，缠绕到设计厚度之后，进行固化、脱模成为复合材料制品。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高 比模量以及低密度的特点，可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。
树脂传递模塑成型工艺流程图
树脂传递模塑成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
6、拉挤成型 拉挤成型是将浸渍过树脂胶液的碳纤维丝束、带或布等原材料，在牵引力的牵引下，通过挤压模具加热
成型、固化，连续不断地生产截面规格相同、长度不同的碳纤维型材。复合材料拉挤成型工艺是成型工艺中 的一种特殊工艺，其显著特点是可完全实现生产过程的自动化，生产效率高，具备批量化生产的能力。拉挤 成型制品强度高，其制成品横、纵向强度可任意调整，可满足碳纤维复合材料制品的不同力学性要求。此种 成型工艺适合于生产各种截面形状的型材，如工字型、角型、槽型、异型等截面管材以及通过上述截面构成 的组合截面型材等。
喷射成型流程图
喷射成型示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
3、模压成型 将材料置于上下模之间，在液压机的压力和温度作用下使材料充满模具型腔并排出残留的空气，经过一
定时间的高温高压使树脂固化后，脱模即可得到碳纤维制品。模压工艺是应用性很强的一种碳纤维成型工艺， 在工业的承力结构件制造方面有不可取代的地位。模压工艺细分可分为预浸料模压、SMC模压、湿法模压 等。
手糊成型工艺流程图
手糊成型工艺示意图
二、常用的碳纤维复合材料成型工艺
2、喷射成型 利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气将纤维和树脂均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度
碳纤维增强聚合物复合材料加工工艺研究
碳纤维增强聚合物复合材料加工工艺研究随着科技不断发展，军事、航空航天等领域对高性能材料的需求越来越大。
在众多高性能材料中，碳纤维增强聚合物复合材料（CFRP）凭借其轻质、高强、高硬、耐腐蚀、耐疲劳、抗震、抗辐射等优异性能，在实际应用中得到了广泛的关注和使用。
本文就对碳纤维增强聚合物复合材料加工工艺进行研究，并尝试提出一些优化方案。
一、CFRP材料特点CFRP的主要成分是纤维和基体树脂，纤维通常采用碳纤维，基体树脂常用的有环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
CFRP的主要特点有：1.轻质高强：CFRP比钢材轻5倍左右，比铝合金轻1.5倍左右，但强度却高出钢材和铝合金1～2倍。
2.高硬度：CFRP的硬度仅次于金刚石，是常见金属和塑料的2～4倍。
3.耐腐蚀、耐疲劳：CFRP的耐腐蚀性、耐疲劳性远优于金属材料。
4.抗震、抗辐射：CFRP可抵抗辐射性物质的腐蚀和伤害，且具有较高的抗震性能。
二、CFRP的应用CFRP由于其优异的性能，在航空航天、车辆、体育器材、医疗器械、电子仪器等领域有广泛的应用。
在航空航天领域，CFRP可用于飞机机身、舵面、发动机罩等部件制造；在车辆领域，CFRP可用于跑车车身等部件的制造；在体育器材方面，CFRP可用于高尔夫球杆、自行车车架等的制造；在医疗器械领域，CFRP可用于制造牙科镊子、人工关节等；在电子仪器方面，可用于制造电脑外壳、移动硬盘外壳等。
三、CFRP加工工艺虽然CFRP的性能优异，但其加工难度也相应增加。
下面介绍CFRP的加工工艺。
1.预处理CFRP的预处理包括纤维的切割、打孔、定长、码垛、浸润、烘干等工序。
2.层压CFRP的层压分为手工层压和自动层压。
手工层压通常使用模具机进行，需要对CFRP进行高压成型。
自动层压则使用数控机床进行，可以大幅提高生产效率。
3.模具制作CFRP的模具制作需要选择适当的材料，常用的有塑料、泡沫、木材等。
制作完成后，需要保持模具的干燥、洁净和精度。
碳纤维增强树脂复合材料的制备工艺与性能研究
碳纤维增强树脂复合材料的制备工艺与性能研究随着工业领域的不断进步，碳纤维增强树脂复合材料逐渐成为了一种热门的材料，因其轻量化、高强度等特点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等领域。
随着市场对其需求不断增加，如何进一步提高这种复合材料的性能和降低其成本也成为了人们关注的一个问题。
一、成分与制备工艺碳纤维增强树脂复合材料是由碳纤维和树脂共同组成的，其中碳纤维充当着骨架支撑的作用，而树脂则起到胶合的作用。
树脂一般采用环氧树脂，具有极好的机械性能，而碳纤维则可分为短纤维和长纤维两种。
制备工艺一般采用手工复合和自动复合两种方式。
手工复合是采用人工将碳纤维放置在模具中，然后涂布树脂，最终进行硬化成型的方式。
而自动复合则是采用机器将碳纤维和树脂进行混合，并在一定条件下进行固化。
二、性能研究碳纤维增强树脂复合材料的性能一般由以下几个方面组成：1.力学性能：包括抗拉强度、弯曲强度、剪切强度等。
其实验测试方法是在试验机上进行拉伸、弯曲、剪切等实验，从而得出样品的力学性能指标。
2.耐热性能：是材料在高温下的稳定性表现。
其实验测试方法是将样品置于高温环境下，测定其失重情况，从而得出其耐高温能力。
3.耐久性能：材料在使用过程中的长期稳定性。
其实验测试方法是进行长时间的负载实验，测定其稳定性。
以上三个方面是碳纤维增强树脂复合材料性能评价的主要指标。
三、进一步提高性能和降低成本在制备工艺方面，进一步提高工艺水平，采用自动化生产设备，可以提高生产效率，降低成本。
在树脂和碳纤维材质选择上，可以选择效益更高、市场价格更为稳定的材质，有效降低成本。
在加强材料设计与计算的创新方面，可以进一步优化当前的设计方案，提高碳纤维增强树脂复合材料的性能。
在未来碳纤维增强树脂复合材料的应用领域将更广泛，如在地面交通工具、船舶、军工等领域将逐渐被应用。
因此，提高这种复合材料的性能是一个持久的研究方向。
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。
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究
碳纤维增强复合材料hp-rtm成型工艺及孔隙控制研究碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种具有优异性能的材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶制造和体育器材等领域。
其中，HP-RTM（High-Pressure Resin Transfer Molding，高压树脂转移成型）是一种常用的CFRP成型工艺。
本文将对HP-RTM工艺及孔隙控制进行研究。
HP-RTM工艺属于封闭式模具成型方法，其中包括母模、子模和螺旋开关等。
首先，在模具中布置纤维预浸料和加热元件，然后将两个模具合拢，经过压力施加和树脂注射，使树脂充分浸润纤维，并且通过加热元件进行硬化。
最后，将模具分开，取出成型件。
HP-RTM工艺具有以下优点：1.成型速度快。
树脂注射压力高，注射时间短，加热硬化时间也短，可以提高生产效率。
2.成型件的质量稳定。
由于高压注射，树脂能够充分浸润纤维，可以获得性能均匀一致的成型件。
3.可以生产复杂结构的零件。
HP-RTM工艺适用于生产具有复杂几何形状的零件，如整体翼板和车身结构。
HP-RTM工艺也存在一些问题，其中最重要的是控制成型过程中的孔隙问题。
孔隙是指CFRP制品中的小空洞或气泡，会降低成型件的强度和耐久性。
孔隙的形成主要有两个方面的原因，一是树脂注射过程中的气体积聚，二是纤维预浸料中的气体气泡。
为了解决孔隙问题，可以采取以下措施：1.控制树脂注射过程。
增加注射压力和注射速度可以减少气体积聚，同时在注射前进行真空处理也是有效的手段。
2.优化纤维预浸料的制备工艺。
提高纤维预浸料的浸润性和挤出性可以降低气泡的生成。
3.采用树酯成型树脂（Resin Transfer Molding，RTM）前驱体。
RTM前驱体在注射过程中可以释放出溶剂，减少气泡的形成。
4.模具结构的优化设计。
增加模具表面的喷嘴和逃孔，提高树脂的流动性，减少气体积聚的产生。
在实际应用中，HP-RTM成型工艺及孔隙控制研究还需要进一步探索和完善，特别是对孔隙形成机理的深入研究和优化控制方法的开发。
光固化碳纤维增强树脂基复合材料的研究
光固化碳纤维增强树脂基复合材料的研究光固化碳纤维增强树脂基复合材料是一种新型的高性能材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到了广泛的应用。
本文将从材料的制备、性能及应用等方面进行探讨。
一、材料的制备光固化碳纤维增强树脂基复合材料的制备主要包括预浸料制备、层压成型和光固化三个步骤。
预浸料制备是将碳纤维与树脂预浸料混合均匀，使其充分浸润碳纤维，形成预浸料。
层压成型是将预浸料按照一定的层次和方向堆叠在一起，然后经过高温高压处理，使其形成固态复合材料。
最后，通过光固化技术，将复合材料暴露在紫外线下，使其树脂基固化，形成最终的光固化碳纤维增强树脂基复合材料。
二、材料的性能光固化碳纤维增强树脂基复合材料具有以下优异的性能：1. 高强度：碳纤维具有高强度和高模量，能够有效地增强复合材料的强度和刚度。
2. 轻质：碳纤维比重轻，能够有效地降低复合材料的重量。
3. 耐腐蚀性：树脂基具有良好的耐腐蚀性，能够在恶劣的环境下长期使用。
4. 耐热性：碳纤维具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下长期使用。
5. 良好的成型性：复合材料具有良好的成型性能，能够制成各种形状的零件。
三、材料的应用光固化碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、建筑等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，光固化碳纤维增强树脂基复合材料被广泛应用于飞机机身、翼面、尾翼等部件，能够有效地降低飞机的重量，提高飞行性能。
在汽车领域，光固化碳纤维增强树脂基复合材料被应用于车身、底盘等部件，能够有效地降低汽车的重量，提高燃油经济性。
在建筑领域，光固化碳纤维增强树脂基复合材料被应用于建筑结构、桥梁等部件，能够有效地提高结构的强度和耐久性。
总之，光固化碳纤维增强树脂基复合材料是一种具有广泛应用前景的高性能材料，随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，其应用前景将会更加广阔。
碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及性能研究
碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及性能研究碳纤维增强陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的复合材料，具有高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、新能源等领域。
本文将对碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其性能研究进行探讨。
1. 背景传统金属材料存在密度大、重量重、强度低等问题，难以满足现代工业的需求。
而复合材料的出现解决了这一问题，毫不夸张地说，“复合材料就是未来工业的材料”。
其中最为突出的就是碳纤维增强陶瓷基复合材料。
2. 制备方法制备碳纤维增强陶瓷基复合材料的方法有多种，其中最为常见的是热压法和热处理法。
热压法是将预先制备的碳纤维增强陶瓷基复合材料在高温高压下进行加热压制，使其形成连续的结构。
这种方法适用于制备块状和板状复合材料。
热处理法则是先将碳纤维增强材料进行数次高温氧化处理，使其表面形成含有氧的层，然后进行碳化处理和陶瓷化处理，最终得到陶瓷基复合材料。
这种方法适用于制备复杂形状的复合材料。
3. 性能研究碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能，如高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等，其力学性能和热学性能是研究的重点。
力学性能研究主要包括拉伸强度、屈服强度、断裂韧性等指标的测试和评估。
热学性能研究主要包括热膨胀系数、导热系数、热稳定性等指标的测试和评估。
研究表明，碳纤维增强陶瓷基复合材料的力学性能远远优于传统金属材料，具有极高的强度和刚度；而其热学性能也表现出卓越的优势，具有很高的耐热性和热稳定性。
4. 应用前景碳纤维增强陶瓷基复合材料具有广泛的应用前景。
在航空和航天产业中，用以制造减重、高刚度、高强度的重要部件；在汽车产业中，用于制造轻量化结构件和发动机；在新能源领域，用于制造高温耐受的储能材料等。
总之，碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，能够为现代工业的发展做出巨大的贡献。
新型碳纤维增强金属基复合材料的制备及性能研究
新型碳纤维增强金属基复合材料的制备及性能研究随着工业时代的到来和技术水平的提高，人类极大地丰富了材料学的研究和开发领域，使得人们不断在不同材料上发现新的性质和功能，在各个应用领域发挥出越来越重要的作用。
如今，新型碳纤维增强金属基复合材料已经走入人们的视野，被广泛应用于航空、航天、汽车、机器人等各个领域。
1.新型碳纤维增强金属基复合材料的制备所谓碳纤维增强金属基复合材料，指的是将碳纤维布与金属基体进行高温热压、热处理等工艺制成的复合材料。
相对于传统金属材料来说，新型碳纤维增强金属基复合材料在强度、硬度和耐腐蚀性方面都拥有更好的表现。
1.1制备工艺新型碳纤维增强金属基复合材料的制备过程非常繁琐，需要经过数个步骤才能获得优秀的性能。
大致的工艺流程包括：碳纤维裁剪——布放——表面处理——高温热压——热处理——表面处理。
其中热压和热处理是制备工艺中的关键环节。
1.2工艺中的技术难点在复合材料的制备过程中，关键技术难点主要集中在两个方面：一是如何确保碳纤维与金属基体之间的良好结合，以获得更好的力学性能；二是如何将复合材料制备工艺推广到大规模生产中，降低制备成本并提高材料的可靠性。
2.新型碳纤维增强金属基复合材料的性能研究除了制备工艺外，新型碳纤维增强金属基复合材料的性能研究也是当前研究的热点。
下面简单介绍一下该复合材料的主要性能。
2.1力学性能新型碳纤维增强金属基复合材料的力学性能明显优于传统金属材料。
其强度、硬度、塑性和韧性等均比传统材料有所提高，可以满足更高要求的使用环境。
除此之外，与其他复合材料相比，新型碳纤维增强金属基复合材料具有更高的耐疲劳性和耐腐蚀性，可以有效延长其使用寿命。
2.2导电性和导热性相比于硬质碳和纯碳纤维，新型碳纤维增强金属基复合材料具有更好的导电性和导热性，可以广泛应用于电子、电器等领域。
2.3其他性能新型碳纤维增强金属基复合材料还具有较好的抗放射性能和高温稳定性，可以用于核电站、天基设施等领域。
短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究
短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究一、内容描述短碳纤维增强铝基复合材料（Short Carbon Fiber Reforced Aluminum Matrix Composite, SCFRA）作为一种先进的复合材料，凭借其轻质、高强、高刚度、良好的耐腐蚀性等优异性能，成为了现代材料科学领域的研究热点。
本文将围绕SCFRA的制备及其性能展开深入探讨。
在制备方面，本文首先介绍了短碳纤维（Short Carbon Fiber, SCF）的基本特性和常用的制备方法。
SCF具有高强度、低密度、良好的热导性和电导性等特性，因此在众多工业领域如航空航天、汽车制造、建筑工程等得到了广泛应用。
文章详细阐述了铝基复合材料（Aluminum Matrix Composite, AMC）的组成、分类及制备工艺。
铝基复合材料以铝合金为基体，通过填充其他材料如陶瓷颗粒、碳纤维、塑料等，可以显著提高其力学性能、耐磨性、耐高温性等。
结合SCF和AMC的特点，本文提出了一种新型的短碳纤维增强铝基复合材料，旨在充分发挥两者优势，实现高性能化。
通过优化SCF 与AMC的配比、制备工艺和微观结构调控，有望获得具有更高比强度、更高比刚度、良好耐磨性和耐腐蚀性的复合材料。
在性能研究方面，本文首先分析了SCFRA的基本力学性能，如拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等。
实验结果表明，SCFRA的力学性能明显优于相同成分的铝合金，显示出短碳纤维对铝基体的增强作用。
本文还探讨了SCFRA的热稳定性、耐磨损性、耐蚀性等性能，并与铝合金和碳纤维增强铝基复合材料进行了对比分析。
研究结果显示，SCFRA在高温下仍能保持较高的力学性能和热稳定性，同时具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
针对SCFRA在实际应用中可能遇到的问题，如界面结合强度低、复合材料易氧化等，本文也提出了相应的解决方案。
通过优化表面处理工艺、控制SCF与AMC的界面相容性等手段，可以提高SCFRA的整体性能。
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用
碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的研究及应用目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 研究意义 (3)1.3 综述目的与范围 (4)1.4 结构与组织 (5)2. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料简介 (7)2.1 聚醚醚酮的基本特性 (8)2.2 碳纤维的材料特性 (9)2.3 纤维增强塑料的制造工艺 (10)3. 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的性能特点 (11)3.1 力学性能 (12)3.2 耐热性能 (13)3.3 电绝缘性能 (15)4. 复合材料的研究进展 (17)4.1 纤维增强方式的探索 (18)4.2 增强机制与界面研究 (20)4.3 复合材料的微观结构与性能 (21)4.4 环境耐受性与防护 (22)5. 复合材料的应用领域 (23)5.1 航空航天 (25)5.2 汽车工业 (26)5.3 体育器材 (27)5.4 电子器件 (28)5.5 能源存储 (29)6. 复合材料的生产与加工 (30)6.1 材料加工工艺 (32)6.2 表面处理与涂层 (33)6.4 质量控制与检测 (36)7. 研发挑战与展望 (37)7.1 材料成本与环境问题 (38)7.2 性能提升与界面处理 (39)7.3 可持续性与发展方向 (41)1. 内容概述本研究报告深入探讨了碳纤维增强聚醚醚酮（PEEK）复合材料的研制、性能及其在各领域的应用潜力。
我们概述了碳纤维和PEEK的基本特性及其在复合材料制备中的优势。
详细阐述了复合材料的制备工艺、结构设计以及性能优化方法。
报告重点分析了复合材料在不同工程领域的应用表现，包括航空航天、汽车制造、医疗器械以及体育器材等。
我们还讨论了复合材料在环境友好性、成本效益和可持续性方面的优势，并对其未来发展前景进行了展望。
通过本研究，旨在为相关领域的研究人员和工程技术人员提供有价值的参考信息，推动碳纤维增强PEEK复合材料技术的进一步发展和广泛应用。
1.1 研究背景随着科技的不断发展，复合材料作为一种具有优异性能的新型材料，在各个领域得到了广泛的应用。
碳纤维增强水泥基复合材料的研究
碳纤维增强水泥基复合材料的研究要:水泥混凝土材料以其抗压强度高,施工方便等优点在人类建筑史上发挥了重要作用,但由于其功能单一,脆性自重大,抗拉强度和抗弯强度低等缺点,在特殊领域中的用途受到了很大限制.碳纤维具有高弹性,高模量,比重耐腐蚀,对人宙无害等优异性能被视为许多材料的优良增强体.将其加入到水泥基体中,制成碳纤维增强水泥基材料(CFRC),不仅可改善水泥自身力学性能的缺陷,使其具有高强度,高模量,高韧性,更重要的是把普通的水筑材料变成了具有自感知内部温度,应力和损伤及一系列电磁屏蔽性能的功能材料..枣词:碳纤维;水泥基;复合材料~tract:Cementconcretematerialshaveplayedallimportantroleinhun]an’sconstructionhistoiT)ritshig hCOIllpres—strengthandeasyoperationduringconstruction.However,itsapplicationinsomespecialfieldisgreatlyr estrictedowlslgISsinglefunction,brittleneSS,heavyself-weight,poorstrengthagainsttensionandbending.Carbonfib ersareregardedasdreinforcementfbrnlanymaterialsduetotheirhighelastic ity,highmodulus,lessdensity,resistancetOco rrosion,and]llessnesstohunlallbeingsanddomesticalmnals.Carbon—fiber—reinforcedcement—basedcompos ites(CFRC)thatareievedbyaddingcarbon6bersintocelllentexhibithighflexuralstrength,hightensilestrength,highflexur altoughnesshightensileductility.Thusnot0I]lythenaechalficalpropertiesofcementareimproved.butfimctionalm aterialsCFRCobtainedthatareabletOsensetheinteriortemperature,stressanddanaageaswellastoshieldoffelectroma gneticwaves./words:Carbonfibers;Cementmatrix;Composites目分类号:TQ172.7文献标识码:A文章编号:1003—8965(2007)05—0005—05刖吾)世纪60年代以来,碳纤维作为新一代复合l补强纤维,以其高强度比,高模量比,低密)(光吸收率,抗腐蚀,耐烧蚀,抗疲劳,耐热冲皂导热性能好,传热系数小,膨胀系数小和自:优异性能而在航天,航空,航海,建筑,轻工.中获得了广泛的应用.将碳纤维加入到水泥p即制成碳纤维增强水泥基复合材料:),也称纤维增强混凝土【1.在水泥基体中强碳纤维是提高水泥复合材料抗裂,抗渗,度和弹性模量,控制裂纹发展,提高耐强碱性,增强变形能力的重要措施.此外,碳纤维还具有震动阻尼特性,可吸收震动波,使防地震能力和抗弯强度提高十几倍位一.更为可贵的是,碳纤维具有导电性,将其加入到水泥基体中可赋于其智能性,极大地扩大了它的应用范围.CFRC复合材料在承受载荷时表面不产生龟裂,其抗拉强度和抗弯强度,断裂韧性比不增强的高几倍到十几倍,其冲击韧性也相当可观.短切碳纤维增强水泥所用碳纤维的长度一般为3～6mm,直径为7-20m,抗拉强度范围在0.5～0.8GPa.普通水泥的强度通常为11.76MPa,若按重量掺入15%的碳纤维,其强度可达到245MPa:若掺入量为20%时,强度可高达548.8MPa.此外,与普通混凝土相比,CFRC具有5L水泥与混凝土质轻,强度高,流动性好,扩散性强,成型后表面质量高等优点,将其用作隔墙时,重量比普通混凝土制作的隔墙薄1/2—1/3,重量减轻1/2—1/3.因此, CFRCI”1能的研究近年来发展迅猛.2CFRC的性能特点及应用2.1CFRC的制备CFRC的制备一般由混料,成型,养护3步组成.利用分散剂将碳纤维预先分散开来,再与水泥,砂子,石子,外加剂等均匀混合,然后采用浇注法,挤出法,压制法,压制脱水法或振动法之一使混合料成型,成型后的试件放入到水或养护箱中养护,干后即成CFRC复合材料,通常有水泥砂浆和水泥混凝土两种类型,后者更具有实用I’*--.-.制备CFRC 过程中,如何使碳纤维均匀分散到水泥基体中,是决定CFRC复合材料性能好坏的关键.常用的拌合方法有两种:干拌法和湿拌法.前一种方法是先将碳纤维和水泥混合搅拌均匀后,再加入砂子,水和其他外加剂;后一种方法是将碳纤维预先分散在部分水中,再与水泥,砂子,硅灰和外加剂混合搅拌.搅拌工艺也十分讲究,一般采用间歇式自动控制搅拌仪.碳纤维水泥浆体的理想搅拌工艺为先拌制水泥和碳纤维,再加入拌合水或先将碳纤维在溶有分散剂的水中分散后加入水泥搅拌30秒钟,最后加入标准砂再继续搅拌.碳纤维在制备好的CFRC试件中呈三维乱向分布,由于受纤维排列方式和长度的影响,短切碳纤维的增强效果不如单轴连续纤维和两维乱向分散的短纤维增强效果.2.2力学性能水泥是脆性材料,但只要加入3vo1%的碳纤维就可以完全改变它的脆断特性,其模量可提高2倍,强度增加5倍.如果定向加入,则加入12.3vo1%的中强碳纤维便可使水泥的强度从5MPa提高到185MPa,抗弯强度也可达到130MPac2|4~5]o赵稼祥旧认为,用碳纤维增强水泥可以使抗拉强度和抗弯强度提高5~10倍,韧性与延伸率提高20~30倍,结构质量减轻1/2.郭全贵等人利用单丝拔出试验测定了CFRC复合材料的界6面结合力,认为高强度和高模量碳纤维的加入,有效阻止了裂纹的扩展,在复合材料受载时,基体通过界面将载荷传递给碳纤维,从而使碳纤维成为载荷的主要承载者,由于纤维的拔出或断裂吸收了大量的能量,所以复合材料的抗拉强度,抗弯性能,韧性等力学性能均得到了显着改善.2.3压敏性1989年美国的DDL.Chung研究小组首先发现,在水泥基体中掺入短切碳纤维,可使其具有自感知内部应力,应变和损伤程度的功能吲.随着压应力的变化,CFRC电阻率发生变化的现象称做压敏性,CFRC的主要特性就是压敏性和温敏性.当CFRC试件两端有温差时,会在此两端产生电压差,其冷端为负极,热端为正极,这便是所谓的热电效应.另一方面,当对CFRC施加电场时,会在混凝土中产生热效应,引起所谓的电热效应,这两种效应都是由碳纤维混凝土中空穴性电导运动所致.通过电阻率的变化可以测定CFRC中安全,损伤和失效3个工作阶段.由于CFRC既具有热电效应,又具有电热效应,因此把它”植入”混凝土结构时,可对混凝土结构进行温度分布自诊断,根据诊断结果实现混凝土结构的温度自适应.当CFRC与电源连通后,导电混凝土产生热量,使路面温度升高,当温度升到0.C以上后,路面上的冰雪就会自动融化成水蒸发流走,从而保障道路畅通和行车安全,国外已将温敏混凝土用于机场道路及桥梁路面的融雪和融冰中【&91o2.4屏蔽效应屏蔽是电磁干扰防护控制的最基本方法之一,其目的一是控制内部辐射区域的电磁场,不使其越出某一区域;二是防止外来的辐射进入某一区域.当外来电磁波遇到屏蔽材料时,就会被吸收,反射和多次反射,电磁波能量的继续传递受到削弱. CFRC复合材料中可形成导电网络,从而可产生屏蔽性能,碳纤维的添加量,长度以及成型方法对CFRC的屏蔽性能均有较大的影响.材料的屏蔽效能SE达到30~60dB的中等屏蔽值时才认为有效.性能良好的电磁屏蔽材料应具有较高的电导率和磁导率.碳纤维对电磁波有较强的反射性,利用水泥与混凝士此特性可将碳纤维复合材料用作薄壁结构吸波材料的背衬.这种材料是雷达波的反射体,特别是在低频下与金属一样反射电磁波..赵福辰等人通过实验发现”I,增加CFRC复合材料中导电碳纤维的长度和含量,可以明显提高屏蔽效果.3影响CFRC性能的主要因素3.1碳纤维掺入量和长度的影响张其颖等人”经过反复试验,确定了目前条件下制备轻质CFRC复合材料的适宜参数为:水泥: 轻骨料(重量)=2:1,水灰比0.65,复合外加剂含量0.5%,碳纤维长度6mm,掺入量3.3%.他的研究表明,外加剂,硅粉及热水养护方法都能促进碳纤维与水泥基体的粘结,更充分地发挥碳纤维的增强作用,提高复合体的强度.CFRC之所以具有良好的力学性能,一方面是因为碳纤维本身具有良好的力学性能,有明显的补强增韧效果;另一方面是合适的操作工艺,使得碳纤维在基体中分散较为均匀,阻断了裂纹的扩展和延伸,最终提高试体的抗折,抗拉,抗压性能.杨元霞等人”.0研究了碳纤维长度和掺量对CFRC导电性的影响,发现当碳纤维掺量(以占水泥质量计)在0~0.8%的范围内增加时,对于碳纤维长度为5mm和10mm的复合材料,其电阻率的变化分为先陡然下降,后缓慢下降,又急剧下降,再趋于平缓4个阶段.当碳纤维掺量相同时,长度为10mm的CFRC试件的电阻率比长度为5mm试件的电阻率要小,且在碳纤维掺量较小时,碳纤维长度对复合材料的电阻率影响较大,碳纤维掺量较大(大干0.6%)时,复合材料电阻率受碳纤维长度的影响变/J,.在水灰比,碳纤维掺量及成型工艺条件一定的情况下,碳纤维长度增大,CFRC导电性增强,但若纤维过长,则易集束成团,难于分散均匀,从而使碳纤维的利用率降低.所以,一般所用碳纤维长度不宜超过10mm.纤维在水泥基体中分散的均匀程度与其长径比有很大关系,一般是长径比越大,即纤维直径不变而纤维长度越大时,在搅拌中越易成球.因此,单纯从有利分散的角度来讲,应是纤维越短越好.同时,碳纤维的掺量对其分散性也有较大的影响.试验发现,在碳纤维和水泥混合搅拌过程中,当碳纤维掺量达到水泥质量的1%时,混合料中便会有明显的纤维团出现,且即使延长搅拌时间,纤维团也不会消失.所以,在一般的拌制工艺中,碳纤维的长度在5mm左右或更大时,碳纤维的最大掺量不宜超过1%.碳纤维的掺量和长度对CFRC的压敏性也有影响,对于5mm长的纤维,掺量为水泥质量的0.4%时压敏性最好,掺量增加或减少都使压敏性变差:对于10mm长的纤维,掺量为0.2%时效果最好,随着纤维掺量增加,压敏性越来越小.3.2碳纤维均匀分散的影响碳纤维直径仅为几个微米,表面光滑且憎水,在水泥基材料中很难均匀分散,这是制备电学能稳定的CFRC机敏材料的一个关键性难题.对于相同配比的CFRC材料,如果纤维分散不均匀,其电导率将产生明显的差异,这极大地限制了CFRC作为机敏材料的应用.提高碳纤维均匀分散的主要方法有两种:一是加入表面活性剂如羟乙基纤维素(HEC)用作分散剂,使自身具有增水性的碳纤维在水溶液中均匀分散;二是加入超细粉如硅灰,粉煤灰等,填充骨料间隙和絮化结构,占据水空间,使砂浆变稀,提高砂浆的和易性.研究表明陧,Ⅷ,HEC是促进碳纤维在水泥浆体中分散的一种有效的表面活性剂,它溶于水后,形成胶状透明液体,可以使碳纤维稳定地悬浮在水溶液中而不集结成束.HEC在降低纤维表面张力的同时,也降低了水泥基体的表面能,因而会在水泥浆体的搅拌过程中引入一定量的气泡.为了降低气泡的含量,制备CFRC试件过程中,添加HEC的同时,还应加入一定剂量的减水剂和消泡剂,这样,才能得到分散性能好,力学性能稳定的CFRC复合材料.图1(a)为短碳纤维均匀分散在水泥基体中时的SEM照片,图1(b)为短碳纤维呈集束状态,即分散不良时的SEM照片.均匀分散有利于改善CFRC的力学性能,反之,团聚会造成基体中存在大量的空隙,降低CFRC的力学性能.图2(a)为碳7(a)碳纤维分散呈良好分散态时(b)碳纤维呈集束态时图1短碳纤维在水泥基体中分散情况的SEM照片纤维均匀分散时,CFRC复合材料的抗压强度与纤维质量分数的关系,显然,抗压强度的提高与纤维质量掺量并不是呈线形增加,当纤维质量分数超过一定值时(0.6%),抗压强度反而逐渐降低.当短碳纤维呈不良分散状态时,抗压强度随纤维质量分数的增加直线下降如图2(b)所示.3.3碳纤维表面处理的影响碳纤维的表面比较光滑,比表面积小,表面能较低,具有活性的表面一般不超过总表面积的10%,呈现憎液性,所以较难与基体有较好的结合. 8凸_岂,_,暖1±】(a碳纤维呈良好分散态时)最大值5rit’’i0.0020.4限60.器《0碳纤维质量掺量(%)国内外已有许多研究人员采用多种方法对碳纤维表面进行了处理.表面处理可归纳为4大类:清除表面杂质:在纤维表面形成微孔或刻蚀槽,从类石墨层面改性成碳状结构以增加表面能;引进具有极性或反应性的官能团;形成和树脂起作用的中间层.DDLChung”日运用臭氧处理法,硅烷处理法等取得了可喜成果.她认为对碳纤维进行表面处理,增加了表面氧浓度,并且将表面氧从C—O型结构变成C=O结构,使纤维和水的接触角降到零,纤维的分散性提高,碳纤维与水泥基体之间的界面结332‘30凸_琶2岛警2624鞲=2220l8-=(b)碳纤维成不良分散态时004图2CFRC的抗压强度与碳纤维质量掺量的关系曲线0嚣I2l620碳纤维质量掺量(%).∞m合增强,最终提高了CFRC的拉伸强度,模量和延展性.同时,臭氧处理不影响纤维本身的形貌,强度及体积电阻.DDL.Chung1161也用30%的双氧水对碳纤维进行了表面处理,以改善碳纤维表面的疏水性,提高碳纤维对水的浸润性.张其颖认为碳纤维表面对水泥浆的润湿性不仅影响纤维与基体的界面粘结强度,还影响纤维在水泥中的分散程度.满华元等人”采用阳极表面处理法对碳纤维进行了处理,处理后的沥青碳纤维可使水泥复合材料比对应基体的力学的重点多集中在CFRC复合材料的力学性能和普通电学性能上,对其智能性,吸波性,Seebeck效应,Peltier效应和Thomson效应及其应用的研究远落后于美国DDL.Chung研究小组;CFRC复合材料屏蔽性能用于防止核辐射和电磁污染的研究还处在萌芽阶段;影响CFRC力学性能,电学性能的各主要成分之间的定量关系还未能精确描述;CFRC复合材料中纤维与基体之间的界面特征对其宏观性能的影响还有待进一步探讨.此外,制备CFRC过程中,除采取控制加料顺序,变换搅拌工艺,加入硅粉,HEC等分散剂促使碳纤维均匀分散外,材料研究工作者仍在寻找最理想的碳纤维分散方法.参考文献…王茂章,贺福.碳纤维的制造,性质及其应用【M】.北京:科学出版社,1984.第1版【2】李克智,王闯,李贺军,石振海.碳纤维增强水泥基复合材料的发展与研究.材料导报,2006,2O(5):85—88 【3】Zeng—QiangShi,D.D.L.Chung,Carbonfiber—re—inforcedconcretefortrafficmonitoringandweighingin motion,CemConcrRes,1999(29):435—439【4】张卫东,徐学燕.智能材料在土木工程健康监测中的应用【J】.石油工程建设,2004(2):9—13【5】邓宗才,钱在兹.碳纤维混凝土在反复荷载下的应力一应变全曲线研究【J】.建筑结构,2002(6):54—56 【6】赵稼祥.碳纤维的发展与应用【J】.纤维复合材料,1996(4):46—50【7】郭全贵,岳秀珍.单丝拔出实验表征碳纤维增强水泥复合材料的界面【J】.纤维复合材料,1995(3):42—46 【8】SihaiWen.DDL.Chung.Enhanc ingtheSeebeck effectincarbonfiber--reinforcedcementbyusingnter—calatedcarbonfibers.CemConcrRes,2000(3O):1295—1298-【9】Zeng—QiangShi,DD.L.Chung,Carbonfiber—re—inforcedconcretefortrafficmonitoringandweighingin motion,CemConcrRes,1999(29):435—439【1O】靳武刚.碳纤维在电磁屏蔽材料中的应用【J】.现代塑料加工应用,2003(1):24—27【11】赵福辰.电磁屏蔽材料的发展现状【J】.材料开发与应用,2001(5):29—33【12】张其颖.碳纤维增强水泥混凝土导电机理的研究【J】.硅酸盐通报,2003(3):22—28【13】杨元霞,刘宝举.碳纤维水泥基复合材料电性能的若干研究.建筑材料学报,2001(2):200—203【14】韩宝国.碳纤维水泥基复合材料压敏性能的研究【D】.哈尔滨:哈尔滨工业大学,2001【15】D.D.L.Chung.Carbonfiberreinforcedcement mortarimprovedbyusingacrylicdispersionasadmix—ture.CemConcrRes,2001(31):1633—1637【16】XuliFu,D.D.L.Chung.Ozonetreatmentofcar- bonfiberforreinforcingcement.Carbon,1998,36(9): 1337—1345【17】满华元,张岩.碳纤维阳极表面处理对CF/MDF水泥复合材料性能影响研究【J】.复合材料学报,1995(2):47—51【18】Jian—guoZhao,Ke-zhiLi,He-junLi,ChuangWang.Theinfluenceofthermafgradientonpyrocarbon depositionincarbon/carboncompositesduringtheCVI process,Carbon,2006(44):786—7919。
碳纤维复合材料加工技术的研究与应用
碳纤维复合材料加工技术的研究与应用随着科技的不断发展，复合材料逐渐成为了许多行业不可或缺的技术之一。
碳纤维复合材料作为其中的一种材料，因其高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，已经被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
而碳纤维复合材料实际上是由树脂或金属等基础材料与碳纤维等增强材料相互结合而成的，加工和制造时需要高超的技术和技能。
因此，本文将探讨碳纤维复合材料的加工技术及其应用现状。
一、碳纤维复合材料加工技术1. 碳纤维制备技术：从最基础的碳纤维开始，碳纤维的制备工艺是很关键的工艺之一。
常用的制备技术包括纺丝、气相沉积、化学气相沉积等方法。
其中，气相沉积可以制备出高质量、高性能的碳纤维。
2. 树脂基础材料：树脂是复合材料的基础材料之一，树脂的种类和性能对复合材料的性能有着至关重要的影响。
应根据复合材料的应用环境来选择合适的树脂。
3. 复合材料的成型工艺：成型是复合材料加工的重要环节。
常见的成型工艺有手层叠、自动化生产线、热成型等。
这些成型工艺需要工人进行操作，并具备高超的技能和技术。
4. 碳纤维和树脂的配比以及处理方法：碳纤维和树脂的配比对复合材料的性能影响很大，因此需要合理的设计。
同时，对于树脂的固化处理也需要进行精准的调控，以达到最佳的固化效果。
5. 后续处理：复合材料的后续处理可以提高其性能和耐用度。
常见的处理方法有表面处理、机械加工、辅助材料添加等。
二、碳纤维复合材料的应用现状1. 航空航天：碳纤维复合材料因其轻质高强的特性在航空航天领域的应用较为广泛。
例如，Boeing787飞机机身和翅膀的超过50%使用了碳纤维复合材料。
2. 汽车制造：碳纤维复合材料的性能优越，在汽车制造领域应用日益广泛。
复合材料的重量轻，安全性好，能有效提高汽车的燃油效率。
3. 体育器材：碳纤维复合材料在体育器材的制造中也有着重要的应用。
例如，高尔夫球杆、便携式篮球架等都可以使用碳纤维复合材料制造，提高其性能和可持续性。
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用
碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的研究进展及应用1研究进展近年来，随着碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料（CCR）性能优越的发现，越来越受到科学家和工程师的关注。
并且CCR的陶瓷相结构具有极高的抗热、抗冲击、抗腐蚀和耐磨性能。
然而，由于其微观和宏观机械性能调控能力较弱，该复合材料在应用中仍受到一定的限制。
近期，CCR材料的性能优势受到了很多研究者的重视，各种新型结构，复杂的组合加工工艺及增强技术被提出。
例如，抗腐蚀性能可以通过制备复合表面层来改善；抗热、抗受力能力可以通过控制碳纤维的尺寸和排列方式来改善；耐磨性能可以通过引入碳材料的碳-氧化物多层复合来增强。
最近，一些拥有改良机械性能的新制备工艺也被研究并实施，包括激光熔覆、前景碳化熔覆、快速增材成型、焊接熔覆和高速冲击等。
2应用对于碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料，主要应用于航空航天、船舶航行及军事等方面，其优越的机械性能使其成为一种非常理想的重要应用材料。
如果说航空飞机，这种复合材料可以替代大部分传统金属。
由于复合材料的轻重比和热稳定性更佳，可以帮助飞机减轻重量。
此外，其优越的抗受力和抗腐蚀性能还可以防止复合材料受到高温或低温环境的影响。
此外，由于复合材料可以克服传统金属在热响应速度受到拘束的缺点，在军事上其应用也都非常广泛。
最新研究表明，该材料很容易改变其形状，使用CCR，军事装备及其它武器物品可以取得更好的效果。
3结论碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料的研究及应用正在逐渐受到重视，复合材料的热稳定性、高抗受力和抗腐蚀性等优势在航空航天、船舶航行及军事领域都得到了广泛的应用。
此外，新的制备工艺也取得了巨大的进步，可以有效地改善复合材料的机械性能。
因此，未来碳纤维增强碳化硅陶瓷复合材料将有望发展出更强大的功能更适应更多应用场景。
碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型及其性能研究
摘要 ：本 文研 究 了不同温度下 Ｒ Ｉ Ｍ１ ４ ５树脂 的粘度 和适用期 ， 分析 了不 同温度 下 Ｒ Ｉ Ｍ１ ４ ５树 脂和碳 纤 维单丝之 间的浸 润 性； 并以碳 纤维单 向布为增 强材料 ， 采用真 空辅助灌 注成 型工艺制备 了碳 纤维增强环氧树脂 （ Ｃ Ｆ ／ Ｅ Ｐ ） 复合材 料 ， 研 究 了复合 材 料 的力学性 能 ， 对层 间剪切试样剖 断面形貌进 行 了 Ｓ Ｅ Ｍ分析 ， 并研 究 了使 用 Ｖ Ａ Ｐ单向透气膜辅助真 空灌 注成 型工艺对 Ｃ Ｆ ／ Ｅ Ｐ
２ 实验部分
２ ． １ 主要材 料
冻设备 ， 这使得原材料的储存和运输成本较高 。低 成本的液体成型技术是碳纤维增强树脂基复合材料 成型工艺的发展方向 ， 这种工艺使用树脂和干 的纤
维织物 ， 对 材 料 的 储 运 没 有 苛 刻 的 要 求 。相 对 于
环氧 树脂 为 ＭＧ Ｓ Ｒ Ｉ Ｍ１ ４ ５树 脂 体 系 ， 迈 图化 工 企业 管 理 （ 上海） 有 限公 司； Ｕ－ Ｏ ６ ０ ０ Ｈ 碳 纤 维 单 向 布， 上海 劲伟 高 强 纤维 有 限公 司 ； Ｖ Ａ Ｐ单 向透 气膜 ， 萨 泰克 斯增 强材 料有 限公 司 。
叶片设 计 者越 来 越 关 注 这种 轻 质 、 高 刚 的 高性 能 材
料 。 目前 占据 统 治 地 位 的 玻 璃 纤 维 增 强 树 脂 基
Ｃ Ｆ Ｒ Ｐ复合材料的性能对工艺更加敏感 ， 对于成型风 电叶片 主承 力构 件这 样 的超大 制件 需要 工 艺具 有 较 高 的可靠 性 和 稳 定 性 ． ４ ｊ 。 因此 ， 针 对 风 电 叶 片 领
１ 引 言
碳 纤 维增强 环 氧树脂 （ Ｃ Ｆ ／ Ｅ Ｐ ） 复合材 料 具 有 比 强度 高 、 比模量 高 ， 密度 小 、 结构尺寸稳定 、 耐腐蚀 、 抗疲劳、 耐热 、 耐 低 温 以及 材 料 性 能 可 设 计 等 优 点 ， 既可 以作 为结 构 材料 承载 重荷 又可 以作 为 功能 材 料 发挥 作 用 。 目前 已广泛 应 用于 航空 航 天 、 交 通 运输 、
铝基碳纤维增强复合材料的制备及其性能研究
铝基碳纤维增强复合材料的制备及其性能研究铝基碳纤维增强复合材料，是指铝基材料作为基体，通过添加碳纤维增强来提升材料的强度和韧性。
此种复合材料有很广泛的应用，可以用于制造飞机、汽车、卫星等高端产品。
本文将详细介绍铝基碳纤维增强复合材料的制备及其性能研究。
一、铝基碳纤维增强复合材料的制备1. 材料选择制备铝基碳纤维增强复合材料的第一步是选择适当的材料。
铝合金一般是首选的铝基材料，其具有较高的强度和良好的可加工性。
而碳纤维，则具有优异的力学性能，如高强度、高模量和低密度。
因此，选用高性能的碳纤维增强铝基材料可以改善材料在高温下的力学性能和耐热性能。
2. 制备方法目前，制备铝基碳纤维增强复合材料的方法主要包括热压法、液态扩散法和等离子喷涂法等。
其中，热压法是目前最常用的一种制备方法。
热压法是将预先制备好的铝基粉末和碳纤维混合均匀，再通过加热压制的方式来制备复合材料。
其步骤如下：（1）将铝基粉末和碳纤维进行混合均匀。
（2）将混合料放入模具中，施加压力，使之成形。
（3）将形成的坯体置于高温高压条件下，进行热压。
（4）将热压成型后的坯体进行后续热处理。
3. 制备工艺参数制备铝基碳纤维增强复合材料时，需要控制好制备工艺参数，以确保材料的性能。
制备工艺参数包括热压温度、压力、保温时间等。
其中，热压温度和压力是控制铝基粉末和碳纤维之间的反应程度的主要因素。
过高的参数会导致反应过度，造成材料的破坏和氧化；而过低的参数则会导致复合材料的强度和韧性不够。
二、铝基碳纤维增强复合材料的性能研究1. 力学性能铝基碳纤维增强复合材料的力学性能是评价其性能的重要指标。
实验结果表明，该材料具有优异的强度和韧性。
其强度主要由铝基材料和碳纤维之间的力学耦合作用所决定，而韧性则取决于铝基材料的塑性变形能力和碳纤维对其的增强作用。
2. 耐热性能铝基材料在高温下易发生氧化和熔融，影响其力学性能。
而碳纤维的耐高温性十分优异，可以提高材料的耐热性。
碳纤维复合材料研究报告
碳纤维价值链
原材料
PAN纤维
碳化
复合
测试
应用
PAN
高柔韧性热
树脂设计 结构设计
预浸 编织 预成型 实验设计和 样板测试
汽车 风力
军工 航空 基础设施 石油和 天然气
溶液纺丝
TEXTILE PAN
处理 等离子技术 微波技术
POLYOLEFIN
熔体纺丝
UGNIN
先进表面
成型 缠绕
固化
处理
3.市场需求分析
24880
30450 192780
27000
34840 215620
30440
38960 238030
31760
40630 248900
35870
41290 275280
37140
44850 298740
40770
44580 321440
Source: Composites Forecasts and Consulting LLC
66%
三菱 14%
东邦 23%
东丽
东邦
三菱
CYTEC
台塑
HEXCEL
ZOLTEK
SGL
Fotafil
Aldila
东丽
1. PAN基碳纤维产品主要以日本为代表的小丝束碳纤维（1K-24K）和以美国为代表的大丝束碳纤维（48K-480K）两 大类。 2. 全球小丝束碳纤维生产基本上被日本碳纤维生产厂家控制，主要是东丽，东邦和三菱三大企业 3. 全球大丝束碳纤维由美国Fortafil和美国Zoltek公司商品化。主要大丝束碳纤维厂家是美国Fortafil、Zoltek和Aldila 三大公司，生产能力综合占世界总量的75%。 Source：复材在线，上市公司年报
高强度碳纤维增强树脂基复合材料的制备与性能研究
高强度碳纤维增强树脂基复合材料的制备与性能研究复合材料是由两种或更多种不同的材料组合而成的材料。
在复合材料中，各种材料的性能可以相互补充，从而形成更优异的材料性能。
碳纤维增强树脂基复合材料是当前应用最广泛的复合材料之一。
这种材料具有高强度、高刚度、轻质、耐腐蚀等优点，适用于航空航天、汽车、体育、建筑等领域。
本文将从材料制备和性能研究两个方面，介绍高强度碳纤维增强树脂基复合材料的研究进展。
一、材料制备1.树脂基体的选择树脂是复合材料的基础组成部分，树脂基体的选择对于复合材料的性能至关重要。
在碳纤维增强树脂基复合材料中，通常采用环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚醚酮树脂等作为基体材料。
不同的树脂基体有着不同的特点。
环氧树脂具有高强度、耐热、耐化学腐蚀等特点；不饱和聚酯树脂具有良好的成型性、低成本等优点；聚醚酮树脂具有高温耐受性能好等特点。
因此，在实际应用中，应根据具体要求选择适合的树脂基体。
2.碳纤维的制备碳纤维是碳纤维增强树脂基复合材料中的加强组件。
通常采用聚丙烯腈（PAN）、等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）等方法制备碳纤维。
其中，PAN法是最主要的制备方法之一。
PAN法可将聚合物纤维经氧化、碳化等工艺变成高强度、高模量、低密度、低膨胀系数的碳纤维。
3.碳纤维增强树脂基复合材料的制备将碳纤维与树脂基体复合，形成碳纤维增强树脂基复合材料。
制备方法包括手工层叠法、模塑法、压缩成型法等。
手工层叠法是最早采用的方法，简单易行，但缺点是加工难度大、生产效率低。
模塑法采用母模和子模，通过压缩成型的方式得到所需的材料形状。
压缩成型法则是把材料放入模具中，通过热压缩或者热水喷淋成型。
二、性能研究1.强度高强度是碳纤维增强树脂基复合材料的主要优点之一。
其强度可达到2000MPa 及以上。
高强度使得碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、体育等领域的应用得以实现。
2.刚度碳纤维增强树脂基复合材料的刚度是传统材料的10倍左右。
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。
碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究
碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究碳纤维增强复合材料是一种轻量化、高强度、高刚度的新型材料，已经广泛应用于航空、航天、汽车、体育用品等领域。
本文将着重讨论碳纤维增强复合材料的结构设计和性能研究。
一、碳纤维增强复合材料的结构设计结构设计是碳纤维增强复合材料应用领域中至关重要的一环。
在碳纤维增强复合材料的设计中，一般需要考虑以下几个因素：1.纤维方向在复合材料中，碳纤维是承载力的主要成分，因此纤维方向对材料的性能影响极大。
一般情况下，纤维方向应与所受力的方向一致，从而最大化材料的强度和刚度。
2.纤维体积分数纤维体积分数指纤维在复合材料中所占的体积比例。
一般来说，纤维体积分数越高，复合材料的强度和刚度越高。
但是，在实际应用中，纤维体积分数过高会导致复合材料的成本增加、加工难度增大等问题。
3.纤维长度纤维长度是指碳纤维的长度。
在碳纤维增强复合材料的设计中，纤维长度不仅影响材料的强度和刚度，还会影响材料的加工难度和成本。
4.界面处理碳纤维和基体之间的界面是影响复合材料性能的重要因素之一。
在界面处理中，常用的方法包括化学表面处理、物理表面处理和界面增强。
二、碳纤维增强复合材料的性能研究碳纤维增强复合材料具有优异的性能，但是在实际应用中，其性能受到多种因素的影响，需要进行深入研究和分析。
1.力学性能力学性能是碳纤维增强复合材料的重要性能之一，包括弹性模量、屈服强度、拉伸强度等指标。
在碳纤维增强复合材料的力学性能研究中，常用的测试方法包括拉伸试验、弯曲试验、压缩试验等。
2.热性能热性能是碳纤维增强复合材料的重要性能之一，包括耐高温性、导热性等指标。
在碳纤维增强复合材料的热性能研究中，常用的测试方法包括热膨胀试验、热导率试验等。
3.耐腐蚀性能碳纤维增强复合材料的耐腐蚀性能是其在某些特殊环境下应用的重要性能之一。
在碳纤维增强复合材料的耐腐蚀性能研究中，常用的测试方法包括环境试验、电化学测试等。
4.疲劳性能碳纤维增强复合材料在使用过程中会受到多次往复负载作用，因此疲劳性能是其应用领域中的重要性能之一。
碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备及力学性能研究
碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备及力学性能研究碳纤维增强聚酰亚胺复合材料 (CF/PAI) 是一种高性能材料，具有高强度、高模量、耐腐蚀、耐高温和低密度等优点，因此被广泛应用于航空航天、汽车和医疗器械等领域。
本文将介绍 CF/PAI 复合材料的制备方法和力学性能研究。
一、制备方法CF/PAI 复合材料的制备方法主要有手工层叠法和预浸料法两种。
1.手工层叠法手工层叠法是将预制好的 CF 布层和 PAI 树脂分别按照设计要求层叠组装，然后压缩固化而成。
具体步骤如下：(1)准备 CF 布层。
将碳纤维预浸料布剪成所需的形状，并在烘箱中将其烘干。
(2)制备 PAI 树脂。
将 PAI 树脂颗粒加入溶剂中搅拌均匀，再加入固化剂进行反应。
(3)手工层叠。
将预制好的 CF 布层和在烤箱中预烘干的 PAI 树脂层按照设计要求交替层叠，然后通过双面双向应力平衡固化热压机进行压实。
(4)固化。
在热压机中加热压缩，使 PAI 树脂固化成形。
2.预浸料法预浸料法是将 CF 布层预浸泡在 PAI 树脂中，经过高温加固而成。
具体步骤如下：(1)制备预浸料。
将 PAI 树脂颗粒加入溶剂中搅拌均匀，浸泡 CF 布层并压缩挤出多余树脂。
(2)干燥。
将浸渍后的 CF 布层在铝箔纸上烘干。
(3)高温加固。
将干燥后的 CF/PAI 预制板放入热压机中进行高温加固。
二、力学性能研究CF/PAI 复合材料的力学性能研究可以分为拉伸、剪切和压缩三个方面。
1.拉伸性能拉伸性能是指在拉伸载荷下，CF/PAI 复合材料的应力和应变关系。
由于 CF 的初始弹性模量非常高，因此 CF/PAI 复合材料的弹性模量也较高。
同时，CF/PAI 复合材料的强度也随着 CF 体积分数的增加而增加。
2.剪切性能剪切性能是指在剪切载荷作用下，CF/PAI 复合材料的应力和应变关系。
CF/PAI 复合材料具有较高的剪切强度和剪切模量，这可以归因于 CF 的高强度和PAI 树脂的高刚度。
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碳纤维增强复合材料成形技术研究
碳纤维增强复合材料是一种重要的材料，其在飞机、汽车、机器人等领域得到
广泛应用。
由于其具有高强度、高模量、耐腐蚀性好等优点，成为一种理想的工程材料。
本文将对碳纤维增强复合材料的成形技术进行探讨。
一、碳纤维增强复合材料的制备过程
碳纤维增强复合材料的制备过程分为三个主要步骤：纤维制备、复合材料成型
和热处理。
其中，纤维制备是将聚合物通过拉伸成形成为纤维，再通过碳化实现成为碳纤维的过程。
复合材料成型是将碳纤维和树脂等复合材料的制备加工成为需要的形状、大小。
热处理则是将成型后的复合材料加热，使之获得更好的物理和化学性质。
二、碳纤维增强复合材料成形技术的发展历程
碳纤维增强复合材料成形技术的起点可以追溯到20世纪60年代。
当时的技术
水平相对较低，主要采用手工制备，生产效率低，质量难以控制。
自此后伴随着技术的快速发展，人们对于碳纤维增强复合材料成形技术的研究也越来越深入。
在80年代初期，热成型、真空成型和胶体成型等几种新的成型方法相继开发。
这些新的成型技术不仅提高了成型效率，也增进了制品的性能和质量。
在90年代，碳纤维增强复合材料成型技术向自动化和智能化方向发展，多层胶接成型、导向自动定位成型等新技术应运而生。
随着科技的发展，诸如二维和三维成型、数字化成型等新技术不断涌现，而医用、高档家居等领域也开始使用碳纤维增强复合材料。
可以说，随着碳纤维增强复合材料成形技术的不断进步和完善，我们也将会看到更广泛的应用领域。
三、碳纤维增强复合材料成型技术现状
碳纤维增强复合材料成型技术现状主要表现在以下几个方面：
1、成型技术加工效率较高，对生产效率的提高有着明显的作用，大型汽车、
飞机等极大程度上采用该材料进行制造。
2、在成型技术上不可避免会产生浪费，而碳纤维增强复合材料需要进行严格
的控制，特别是成型过程中的纤维取向控制等，这也是绝大多数制备单位所面临的难题。
3、而随着碳纤维增强复合材料成型技术在工业应用中的发展，传统成型方法
已经无法满足市场需求，开发新的增材制造技术，如3D打印等将成为发展方向之一。
四、碳纤维增强复合材料成型技术的未来展望
未来碳纤维增强复合材料成型技术将在以下几个方面得到发展：
1、在成型技术上，数控加工制造技术将得到提高，在精细化生产加工方面，
减少制品的浪费。
2、在材料领域，从生产和耐蚀方面着手，开发出更具有先进性、生产和耐蚀
性更高的新型碳纤维增强复合材料。
3、在成型材料上，需进行更深入的研究，将定制生产和个性化消费要求结合，能够根据客户要求生产硬度高、强韧性特别好的碳纤维材料。
总之，碳纤维增强复合材料成形技术的发展与实际应用紧密关联。
抓住潜力，
加强研究，继续开发新的成型技术及材料，为碳纤维增强复合材料在各个领域的广泛应用提供支持，才能更好的推动碳纤维增强复合材料成型技术的发展。