碳纤维增强复合材料概述(精编文档).doc
碳纤维增强复合材料的制备和应用
碳纤维增强复合材料的制备和应用第一章碳纤维增强复合材料的基本概念碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）是一种非金属复合材料，由高强度的碳纤维和聚合物基体组成。
CFRP拥有轻质、高强度、高刚度、耐热、耐腐蚀等优良特性，因此被广泛应用于航空、汽车、体育器材等领域。
第二章碳纤维增强复合材料的制备技术2.1 碳纤维制备碳纤维是CFRP中的重要组成部分，其性能与制备工艺密切相关。
目前碳纤维制备主要有以下几种工艺：（1）聚丙烯腈（PAN）基碳纤维制备工艺：采用PAN纤维为原料，通过预氧化、高温石墨化、高温热处理等工艺制备碳纤维。
（2）石墨基碳纤维制备工艺：以天然石墨或人工石墨为原料，通过高温石墨化、高温热处理等工艺制备碳纤维。
（3）其他碳源制备工艺：如蔗糖、聚苯胺等。
2.2 复合材料制备CFRP制备的关键在于纤维与基体的结合。
一般制备步骤如下：（1）纤维预处理：包括清洗、切割、应力消除等工艺。
（2）树脂基体制备：CFRP中常用的树脂基体有环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
（3）纤维增强：将经处理过的碳纤维与树脂基体结合，形成预浸料。
（4）层压成型：按照设计要求将多层预浸料叠合，通过高温高压等工艺形成固体材料。
（5）后处理：包括切割、打孔、成型等工艺。
第三章碳纤维增强复合材料的应用3.1 航空航天领域CFRP在航空航天领域应用广泛，包括机翼、机身、蒙皮、螺旋桨等部件。
CFRP的轻量化、高强度、高刚度等性能可以大幅降低航空器的自重，提高搭载量、速度和续航能力。
3.2 汽车领域CFRP在汽车领域的应用越来越广泛。
与传统的金属材料相比，CFRP具有更高的比强度、比刚度和耐热性能，可以在车身结构、车门、汽车轮圈等部件中使用。
3.3 体育器材CFRP在体育器材领域的应用包括高尔夫球杆、网球拍、自行车车架等。
CFRP的轻量化、高强度、高刚度等性能可以提高运动员的表现，使器材更加耐用。
碳纤维增强复合材料
石墨片层
（乱层结构）
碳纤维
碳纤维的结构
用X-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,而是属 于乱层石墨结构,如右图所示： 构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由 层晶格组成层平面。在层平面内的碳原子以强的共 价键相连,其键长为0.1421nm;在层平面之间则由弱 的范德华力相连,层间距在0.3360～ 0.3440nm之间; 层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边 缘参差不齐。处于石墨层片边缘的碳原子和层面内 部结构完整的基础碳原子不同。层面内部的基础碳 原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表 面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 比较高。因此,碳纤维的表面活性与处于边缘位置的 碳原子数目有关。
碳纤维结构示意图
碳纤维的分类
3.碳纤维的分类: (1)根据碳纤维的力学性能可分为：通用级碳纤维（GP）和高性能碳纤 维（HP）,其中高性能碳纤维又包括中强型（MT）、高强型(HT)、超高 强型（UHT）、中模型（IM）、高模型（HM）和超高模型（UHM）等 几种,其高性能碳纤维（HP）的性能如下表
聚丙烯腈基碳纤维（PAN-based）:聚丙烯腈基碳纤维由聚丙烯腈经纺丝、预氧、 碳化几个阶段形成。具有高强度、高刚度、重量轻、耐高温、耐腐蚀、优异的电 性能等特点,并具有很强的抗压抗弯性能,一直在增强复合材料中保持着主导地位。
碳纤维 的分类
沥青基碳纤维（pitch-based）:沥青基碳纤维是以石油沥青或煤沥青为原料,经 沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制成。生产原料成本低于聚丙烯 腈基碳纤维。
（3）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。 i.碳纤维增强陶瓷基复合材料 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,它的致命弱点是脆性大,并且对裂纹、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韧性,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强陶瓷基复合材料（Carbon Fibers Reinforced Silicon Carbide Ceramic Matrix Composites，CFRCMCs） 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。
碳纤维增强材料
碳纤维增强材料
碳纤维增强材料是一种高性能复合材料，由碳纤维和树脂基体组成。
碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，具有优异的机械性能和化学稳定性，是目前最先进的增强材料之一。
碳纤维增强材料在航空航天、汽车制造、船舶建造、体育器材等领域有着广泛的应用。
首先，碳纤维增强材料具有极高的强度和刚度，比重小、耐腐蚀性好，具有优异的机械性能。
碳纤维的拉伸强度是钢的几倍，同时具有很高的弯曲刚度和抗冲击性能，能够有效提高材料的承载能力和抗疲劳性能。
这使得碳纤维增强材料成为航空航天领域的理想材料，可以大幅度减轻飞机和航天器的重量，提高其飞行性能和燃油效率。
其次，碳纤维增强材料具有优异的耐腐蚀性能和化学稳定性。
由于碳纤维的主要成分是碳元素，因此具有很高的化学稳定性，能够抵抗酸、碱等化学腐蚀，同时不会受潮、老化，具有很长的使用寿命。
这使得碳纤维增强材料在海洋工程、化工设备等领域有着广泛的应用，能够有效延长设备的使用寿命，降低维护成本。
此外，碳纤维增强材料还具有良好的导热性能和电磁屏蔽性能。
碳纤维具有优异的导热性能，能够有效传导热量，使其在航空航天、汽车制造等领域有着广泛的应用。
同时，碳纤维还具有良好的电磁屏蔽性能，能够有效隔绝电磁波，保护设备和人员的安全。
总的来说，碳纤维增强材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能、导热性能和电磁屏蔽性能，是一种理想的高性能复合材料。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，碳纤维增强材料将会有着更广阔的发展前景，为各个领域的发展提供强有力的支持。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料是一种由碳纤维和树脂等基材组成的复合材料，具有优越的物理性能和力学性能。
首先，碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，相比于传统的金属材料，碳纤维的强度更高且具有较低的重量。
这使得碳纤维增强复合材料具有优秀的强度和刚度，适用于需要轻量化、高强度结构的领域。
其次，碳纤维增强复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
与金属相比，碳纤维不会受到氧化或腐蚀的影响，可以在恶劣环境下长时间保持稳定的性能。
这使得碳纤维增强复合材料在海洋工程、航天航空等领域具有广泛的应用前景。
此外，碳纤维增强复合材料还具有优异的热稳定性和耐磨性。
在高温条件下，碳纤维的性能基本不会受到影响，能够保持较高的强度和刚度。
同时，碳纤维增强复合材料还具有良好的耐磨性，能够承受长时间的摩擦和磨损。
另外，碳纤维增强复合材料还可以根据需要进行定向增强。
碳纤维增强复合材料可以利用不同的叠层方式，使得材料在不同方向上具有不同的强度和刚度。
这种定向增强的性能可以满足不同工程领域对材料性能的要求。
总的来说，碳纤维增强复合材料具有独特的物理性能和力学性能，具备轻量化、高强度、耐腐蚀、热稳定等多种优越特性。
随着科技的不断发展和应用领域的扩大，碳纤维增强复合材料必将在各个领域发挥更广泛的作用。
碳纤维增强复合材料是由质软而粘性大的基体材料和强度高
碳纤维增强复合材料是由质软而粘性大的基体材料和强度高CFRP加工问题及主要性能指标B机电091 梁吉刚0910106127一、加工问题碳纤维增强复合材料是以碳或石墨纤维为增强材料、以树脂为基体的复合材料，是由质软而粘性大的基体材料和强度高、硬度大的碳纤维增强材料混合而成的二相或多相结构,其力学性能呈各向异性,层间强度低,切削时在切削力的作用下容易产生分层、劈裂等缺陷。
碳纤维增强复合材料钻削加工中主要存在以下问题:(1)材料硬度大,其硬度HRC值可达53~65,相当于一般高速钢的硬度,因而钻孔时钻头磨损很快;(2)层间强度低,在钻孔过程中,易产生分层等缺陷;(3)属于各向异性材料,钻孔处的应力集中较大,极易引起劈裂等缺陷;(4)热导率小,线胀系数和弹性恢复大,钻孔时,存在缩孔现象;(5)切屑为粉尘状,对人体健康危害大。
分层是碳纤维复合材料钻孔的主要缺陷。
分层缺陷的大小可以用分层因子（Fd）来表示。
分层因子可以用以下公式表示: Fd =Dmax/D 。
分层因子Fd 与平均轴向力Fz间存在着线性或分段线性关系：平均轴向力Fz越大，分层因子Fd越大，分层越严重。
因此,可以通过平均轴向力的大小以及制孔质量，来评判不同钻削工艺的优劣。
二、主要性能（1）力学性能碳纤维复合材料拉伸强度高，模量大，密度小，具有较高的比强度和很高的比模量。
与传统金属材料相比，碳纤维复合材料质量轻，强度高，韧度高，具有明显的优势。
与同为新型材料的硅基纤维复合材料相比，碳基纤维的拉伸强度约为其3-7倍。
碳基纤维的弹性模量高于硅基纤维，所以碳纤维复合材料在相同外载荷下，应变较小，其制件的刚度比硅基纤维复合材料制件高。
高模量碳纤维的断裂伸长率约为0.5%，高强度碳纤维的约为1%，硅基纤维约为2.6%，而环氧树脂的约为1.7%，所以碳纤维复合材料中纤维的强度能得到充分的发挥]0[。
由于碳纤维的脆性很大，冲击性能差，所以碳纤维复合材料的拉伸破坏方式属于脆性破坏，即在拉断前没有明显的塑性变形，应力应变曲线为直线，这一点与玻璃纤维相似，只是模量高于、断裂伸长率低于玻璃纤维。
碳纤维增强树脂基复合材料
碳纤维增强树脂基复合材料碳纤维增强树脂基复合材料是一种具有高强度、高模量、耐腐蚀性和轻质化等优良性能的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
本文将对碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺、性能特点及应用前景进行介绍。
首先，碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括原材料选取、预处理、成型、固化等多个环节。
在原材料选取方面，需要选择优质的碳纤维和树脂，并对其进行表面处理以提高其界面粘合性。
在成型过程中，可以采用手工层叠、自动纺织、注塑成型等方法，根据不同的产品要求进行选择。
固化工艺则是利用热固化或者光固化技术，使得树脂基复合材料达到预期的性能指标。
其次，碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的性能特点。
首先是高强度和高模量，碳纤维本身具有很高的强度和模量，与树脂复合后可以进一步提高材料的整体性能。
其次是耐腐蚀性，碳纤维不易受到化学腐蚀，使得复合材料在恶劣环境下依然能够保持稳定的性能。
此外，碳纤维增强树脂基复合材料还具有轻质化的特点，可以大幅减轻产品重量，提高使用效率。
最后，碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域有着广阔的应用前景。
在航空航天领域，碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造飞机机身、发动机零部件等，以提高飞行器的整体性能。
在汽车领域，该材料可以用于制造车身结构、悬挂系统等，以提高汽车的安全性和燃油经济性。
在船舶领域，碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造船体、桅杆等，以提高船舶的耐久性和航行性能。
在体育器材领域，该材料可以用于制造高性能的运动器材，如高尔夫球杆、网球拍等，以提高运动员的比赛水平。
综上所述，碳纤维增强树脂基复合材料具有广泛的应用前景，制备工艺成熟，性能优异，是一种具有发展潜力的新型材料。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信碳纤维增强树脂基复合材料将会在更多领域展现出其独特的优势和价值。
碳纤维增强复合材料概述doc
碳纤维增强复合材料概述doc碳纤维增强复合材料由碳纤维和树脂基体构成，是一种具有高强度、低密度、高刚度和耐腐蚀性能的先进材料。
它的独特性能使其在航空航天、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。
本文将对碳纤维增强复合材料的制备方法、性能特点及应用领域进行概述。
碳纤维增强复合材料的制备方法有两种主要的工艺路线，分别是预浸法（或称预浸料法）和干法。
在预浸法中，碳纤维将预先浸渍于树脂基体中，然后通过热固化或光固化过程，使其形成固态复合材料。
而在干法制备中，碳纤维和树脂基体分别以纤维片和树脂薄膜的形式制备，并通过层叠和热压等工艺将其结合在一起。
碳纤维增强复合材料具有许多出色的性能特点，其中最显著的就是其很高的强度和刚度。
与传统的金属材料相比，碳纤维复合材料的强度和刚度可以提高数倍甚至数十倍。
此外，碳纤维的密度非常低，使得复合材料具有较轻的重量。
这种轻量化的特性使得碳纤维复合材料成为飞机、汽车等领域的理想选择，能够降低能源消耗和减少环境污染。
另外，碳纤维增强复合材料还具有较高的耐腐蚀性能。
碳纤维本身具有优异的抗腐蚀能力，而且复合材料的树脂基体能够有效隔离外界湿气和化学物质的侵蚀，从而提高材料的耐腐蚀性。
这使得碳纤维复合材料在海洋、化工等腐蚀性环境下具有广阔的应用前景。
碳纤维增强复合材料的应用领域广泛。
在航空航天领域，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机机身、翼梁、尾翼等部件中，以降低重量和提高强度，同时提高燃料效率和航程。
在汽车领域，碳纤维复合材料可以用于车身、底盘等部件的制造，以提高车辆的性能和安全性。
此外，碳纤维复合材料还被用于制作体育器材、建筑材料等。
总之，碳纤维增强复合材料是一种具有优异性能的先进材料，其高强度、低密度、高刚度和耐腐蚀性能使其在各个领域具有广泛应用前景。
随着科技的不断进步，碳纤维增强复合材料将会在更多的领域发挥重要作用，推动现代工业的发展和进步。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料碳纤维增强复合材料（CFRP）是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
碳纤维是一种轻质高强度的纤维材料，具有优异的力学性能和化学稳定性。
树脂基体则起到粘结和保护纤维的作用。
CFRP因其高强度、高刚度、耐腐蚀和轻质的特点，被广泛应用于航空航天、运动器材、汽车和建筑等领域。
CFRP具有优异的力学性能。
碳纤维的强度和刚度远高于传统金属材料，因此CFRP的拉伸和弯曲强度也相对较高。
此外，碳纤维具有较低的线膨胀系数，使得CFRP具有优秀的尺寸稳定性和热稳定性。
另外，碳纤维还具有优异的疲劳性能，能够承受长期的使用和重复的载荷。
CFRP的轻质特性使之成为代替金属的理想材料。
相比于传统金属材料，CFRP的密度只有其一半左右，因此在重量要求较高的领域（如航空航天）具有非常大的优势。
在汽车行业中，使用CFRP可以降低车辆的整体重量，提高燃油效率和续航里程。
CFRP还具有良好的耐腐蚀性能。
相比于金属材料容易受到氧化和腐蚀的影响，CFRP不容易受到化学物质的侵蚀。
这使得CFRP在恶劣环境下可以更好地保持其性能稳定性。
然而，CFRP也存在一些不足之处。
首先，CFRP的成本相对较高，主要是由碳纤维的制备和树脂的浸润过程所导致的。
其次，CFRP容易受到挤压、冲击和断裂的影响，而且一旦损坏很难修复。
此外，CFRP的导电性较差，限制了其在一些领域的应用。
为了克服这些不足，研究者们正在不断研发改进CFRP的制备技术和性能。
近年来，采用3D打印、自组装和纳米复合等新技术制备CFRP的研究逐渐增多。
这些方法可以有效地降低CFRP的成本，提高其性能。
此外，通过在复合材料中引入导电纳米材料，可以使CFRP具有良好的导电性能，从而扩展其应用范围。
综上所述，碳纤维增强复合材料是一种具有高强度、高刚度、轻质和耐腐蚀性能的材料。
尽管CFRP存在一些不足，但随着技术的不断进步，相信CFRP在未来将有更广泛的应用前景。
碳纤维增强树脂基复合材料的概述
第1章绪论1.1碳纤维增强树脂基复合材料的概述CFRP是以碳纤维为增强体，树脂为基体的复合材料，所选用的树脂基体主要分为两类：热固性树脂和热塑性树脂。
其中，热固性树脂由反应性的低分子量预聚体或者带有活性基团的高分子量聚合物组成，其在成型过程中，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[15-17]；而热塑性树脂则由线型的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，常用的热塑性树脂基体有聚乙烯、尼龙、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等[18-20]。
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为新型材料，崛起于20世纪60年代中期，在众多先进复合材料中，CFRP在技术成熟度与应用范围方面的表现尤为突出。
与传统材料相比，CFRP 具有多种优异的性能，例如，(1)具有高的比强度和比模量，其密度为钢材的1/5，钛合金的1/3，比玻璃钢(GFRP)和铝合金还轻，使其比强度(强度/密度)是高强度钢、超硬铝、钛合金的4倍左右，玻璃钢的2倍左右，而比模量却是他们的3倍；(2)具有良好的耐疲劳性，如在静态下，CFRP循环105次且承受90%的极限强度应力时，才会被破坏，而钢材却只能承受极限强度的50%左右；(3)具有耐摩擦和抗摩擦性能，耐水性，耐蚀性；(4)同时还具有热膨胀系数小，导电性好等特点[21]。
碳纤维在碳纤维增强树脂基复合材料中起到增强作用，而其中树脂基体则使复合材料成型为一承载外力的整体，通过界面传递载荷于碳纤维，因此它对碳纤维复合材料的技术性能、成型工艺以及产品价格等都有直接的影响[22, 23]。
此外，碳纤维的复合方式也会对其复合材料的性能产生影响。
碳纤维按照制备时的需要，大致可分为两种类型：连续纤维和短纤维，其中，通常采用连续纤维增强的复合材料具有更好的机械性能，但由于其制造成本较高，并不适应于大规模的生产；而短纤维复合材料可采用与树脂基体相同的加工工艺，如模压成型、注射成型以及挤出成型等。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料
首先，碳纤维增强复合材料由碳纤维和树脂基体组成。
碳纤维
是一种高强度、高模量的纤维材料，具有优异的力学性能。
而树脂
基体则起到了粘合和保护碳纤维的作用。
常见的树脂基体包括环氧
树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。
碳纤维和树脂基体经过复合工艺，可以形成具有优异性能的碳纤维增强复合材料。
其次，制备碳纤维增强复合材料的工艺包括预浸料成型、手工
层叠成型和自动化成型等。
其中，预浸料成型是一种常用的工艺方法，其过程是将碳纤维与树脂预浸料预先混合，然后通过模具成型、固化等工艺步骤，最终得到碳纤维增强复合材料制品。
另外，自动
化成型技术的发展也为碳纤维增强复合材料的大规模生产提供了可能。
碳纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度等优异性能。
其拉伸强度和弹性模量分别是钢的2-5倍和5-10倍，而密度却只有
钢的1/4。
因此，碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车、船舶等
领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域，碳纤维增强复合材料被
用于制造飞机机身、机翼、尾翼等部件，可以减轻飞机重量，提高
燃油效率。
在汽车领域，碳纤维增强复合材料被用于制造车身、底
盘等部件，可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。
在船舶领域，碳纤维增强复合材料被用于制造船体、桅杆等部件，可以提高船舶的航行速度和耐久性。
综上所述，碳纤维增强复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。
随着材料科学技术的不断发展，碳纤维增强复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。
碳纤维增强聚合物复合材料
碳纤维增强聚合物复合材料
碳纤维增强聚合物复合材料是一种高性能工程材料，由碳纤维和树脂基质构成。
碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料，主要由碳元素组成，具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。
与传统的金属材料相比，碳纤维具有更轻的重量和更高的强度，因此在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。
碳纤维增强聚合物复合材料的制备过程主要包括预浸料制备、层叠成型和固化
三个步骤。
首先，将碳纤维预先浸渍在树脂基质中，形成预浸料。
然后按照设计要求将预浸料层叠在一起，并施加压力和温度使树脂基质固化，最终形成具有特定结构和性能的复合材料。
碳纤维增强聚合物复合材料具有许多优异的特性，如高比强度、高比模量、优
异的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。
在航空航天领域，碳纤维复合材料被广泛应用于机身、机翼等部件上，可以降低飞机的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
在汽车制造领域，碳纤维复合材料被用于制造车身和车轮等部件，可以降低汽车的燃油消耗和减少尾气排放。
然而，碳纤维增强聚合物复合材料也面临一些挑战，如制造成本高、回收利用
困难等问题。
随着制造技术的不断进步和成本的逐渐降低，碳纤维复合材料的应用范围将进一步扩大，为各个领域带来更多的创新和发展机遇。
总的来说，碳纤维增强聚合物复合材料作为一种高性能工程材料，具有广阔的
应用前景和发展空间。
随着科研人员对该材料性能的深入研究和制造工艺的不断改进，相信碳纤维复合材料将在未来的工程领域中发挥越来越重要的作用。
(完整word版)纤维增强复合材料
纤维增强复合材料由增强纤维和基体组成。
纤维(或晶须)的直径很小，一般在l0μm以下，缺陷较少又小，断裂应变不大于百分之三，是脆性材料，容易损伤、断裂和受到腐蚀。
基体相对于纤维来说，强度和模量要低得多，但可经受较大的应变，往往具有粘弹性和弹塑性，是韧性材料。
纤维增强复合材料，由纤维的长短可分为短纤维增强复合材料、长纤维复合材料和杂乱短纤维增强复合材料。
纤维增强复合材料由于纤维和基体的不同，品种很多，如碳纤维增强环氧、硼纤维增强环氧、Kevlar纤维增强环氧、Kevlar 纤维增强橡胶、玻璃纤维增强塑料、硼纤维增强铝、石墨纤维增强铝、碳纤维增强陶瓷、碳纤维增强碳和玻璃纤维增强水泥等。
（1新型纺织材料及应用宗亚宁主编中国纺织出版社）纤维增强复合材料的性能体现在以下方面：比强度高比刚度大，成型工艺好，材料性能可以设计，抗疲劳性能好。
破损安全性能好。
多数增强纤维拉伸时的断裂应变很小、叠层复合材料的层间剪切强度和层间拉伸强度很低、影响复合材料性能的因素很多，会引起复合材料性能的较大变化、用硼纤维、碳纤维和碳化硅纤维等高性能纤维制成的树脂基复合材料，虽然某些性能很好，但价格昂贵、纤维增强复合材料与传统的金属材料相比，具有较高的强度和模量，较低的密度、纤维增强复合材料还具有独特的高阻尼性能，因而能较好地吸收振动能量，同时减少对相邻结构件的影响。
从本世纪40年代起，复合材料的发展已经历了整整半个世纪。
随着技术的提高，应用领域已从航空航天和国防军工扩展到建筑与土木工程、陆上交通运输、船舶和近海工程、化工防腐、电气与电子、体育与娱乐用品、医疗器械与仿生制品以及家庭与办公用品等等各部门。
复合材料在建筑上可作为结构材料、装饰材料、功能材料以及用来制造各种卫生洁具和水箱等。
纤维增强复合材料由增强材料和基体材料构成，每部分都有各自的作用，影响复合材料的性能。
作为增强材料的纤维是组成复合材料的主要成分。
在纤维增强复合材料中占有相当的体积分数，同时是结构复合材料承受载荷的主要部分。
碳纤维增强复合材料
碳纤维增强复合材料
首先，碳纤维增强复合材料的制备工艺包括预浸料法、手工层叠法、自动纺织
成型法等。
预浸料法是将碳纤维预先浸渍于树脂中，然后再进行成型和固化，这种工艺能够保证复合材料的质量和性能稳定。
手工层叠法是将预浸的碳纤维逐层手工叠放在模具中，然后浸渍树脂并进行固化，这种工艺成本低廉但生产效率低。
自动纺织成型法是利用自动化设备将预浸的碳纤维布料进行成型，然后进行固化，这种工艺能够快速高效地生产复合材料。
其次，碳纤维增强复合材料具有优异的力学性能，其比强度和比模量分别是金
属材料的2-5倍和5-10倍，因此能够在相同强度下减轻结构重量，提高结构的载
荷能力。
同时，碳纤维增强复合材料具有优异的疲劳性能和耐腐蚀性能，在复杂的工程环境中能够保持稳定的性能。
再者，碳纤维增强复合材料在航空航天领域得到广泛应用，例如飞机机身、机翼、舵面等结构件均采用碳纤维增强复合材料，能够显著减轻飞机重量，提高燃油效率，同时具有优异的抗疲劳和耐腐蚀性能，能够提高飞机的使用寿命和安全性。
最后，随着碳纤维增强复合材料制备工艺的不断改进和成本的降低，其在汽车、船舶、体育器材等领域的应用也在不断扩大。
碳纤维增强复合材料能够有效减轻汽车和船舶的重量，提高燃油效率和行驶性能，同时具有优异的外观和表面质量，能够满足高端体育器材对轻量化和高性能的要求。
总之，碳纤维增强复合材料以其优异的性能和广泛的应用前景，成为当今材料
科学领域的研究热点，随着技术的不断进步，相信碳纤维增强复合材料在未来将有更广阔的发展空间。
碳纤维增强复合材料概述
碳纤维增强复合材料概述摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。
并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。
关键字：碳纤维，复合材料，应用Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials 精品文档，超值下载are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials.Key words: carbon fiber, composite materials, applications1.碳纤维增强复合材料介绍复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。
通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。
对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。
碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 µm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。
目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。
碳纤维增强基复合材料
碳纤维增强基复合材料碳纤维增强基复合材料是一种由碳纤维和基体材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
本文将从碳纤维的特性、基体材料的选择、制备工艺和应用领域等方面进行详细介绍。
首先，碳纤维是一种由碳元素构成的纤维材料，具有轻质、高强度、高模量、耐热、耐腐蚀等优异性能。
碳纤维的拉伸强度和模量分别是普通钢的2倍和5倍以上，是玻璃纤维的6倍和2倍以上。
由于碳纤维具有这些优异的性能，因此被广泛应用于制备复合材料中，以提高复合材料的强度和刚度。
其次，选择合适的基体材料对于碳纤维增强基复合材料的性能至关重要。
常用的基体材料包括树脂、金属、陶瓷等。
树脂基复合材料由于其成型工艺简单、成本低廉、成型自由度大等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
金属基复合材料具有良好的导热性和导电性，适用于需要导热导电的场合。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨损性和耐高温性能，适用于高温、高速摩擦等场合。
制备工艺是影响碳纤维增强基复合材料性能的重要因素之一。
常见的制备工艺包括手工层叠、自动化层叠、预浸料成型、纺丝成型等。
手工层叠工艺简单易行，适用于小批量生产；自动化层叠工艺适用于大批量生产，提高了生产效率；预浸料成型工艺能够提高复合材料的成型质量和性能；纺丝成型工艺能够制备出连续纤维增强复合材料，提高了复合材料的强度和韧性。
最后，碳纤维增强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。
在航空航天领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造飞机机身、机翼等部件，以减轻飞机重量，提高燃油效率；在汽车制造领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造汽车车身、底盘等部件，提高汽车的安全性和燃油效率；在体育器材领域，碳纤维增强基复合材料被用于制造高尔夫球杆、网球拍等器材，提高器材的性能和使用寿命。
总之，碳纤维增强基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优异性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
碳纤维增强复合材料
反应注射成型
反应注射成型(RIM)主要是热 塑性塑料的注塑成型。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合反应固化 成型。其突出特点是生产效率高、 能耗低。
纤维缠绕成型
纤维缠绕成型是将浸渍树脂的 纤维丝束或带，在一定张力下，按 照一定规律缠绕到芯模上，然后在 加热或常温下固化成制品的方法。 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。
在核电中的应用
电力是国家能源的重中之重，作为典型的 清洁能源，核电具有很多优势，实现核电清 洁能源的关键是核燃料的供应，一个核燃料 生产工厂一般由数10万台相同的专用分离器 组成，如果能够提高每个分离器的生产能力， 则整个工厂的生产能力会得到极大地提高。 选用高比强度和比模量的材料是这种专 用设备设计的原则之一。 随着材料科学的发展，拥有核电先进技 术的国家已开始采用全碳纤维复合材料结构 的分离器，生产效率为第一代分离器的8倍多。 核电领域将是碳纤维复合材料应用的广阔市 场之一。
碳纤维增强复合材料
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碳纤维增强复合材料
定义：由碳纤维增强材料与基体材料
经过缠绕,模压或拉挤等成型工艺而形成 的复合材料
碳纤维特性
由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类 不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材 料的特性，如耐高 温、耐磨擦、导电、 导热及耐腐蚀等， 但与一般碳素材 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 度。
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【最新整理，下载后即可编辑】碳纤维增强复合材料概述摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。
并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。
关键字：碳纤维，复合材料，应用Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials.Key words: carbon fiber, composite materials, applications1.碳纤维增强复合材料介绍复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。
通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。
对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。
碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 µm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。
目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。
通过碳化工艺，使纤维中的氢、氧等元素得以排出，成为一种接近纯碳的材料，含碳量一般都在90%以上，而本身质量却大为减轻；由于碳化过程中对纤维进行了沿轴向的预拉伸处理，使得分子沿轴向进行取向排列，因而碳纤维轴向拉伸强度大大提高，成为一种轻质、高强度、高模量、化学性能稳定的高性能纤维材料。
用碳纤维和高性能的树脂基体复合而成的先进树脂基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料。
此外，用天然纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维作增强体的树脂基复合材料也在快速发展。
碳纤维增强复合材料( CFRP) 是目前最先进的复合材料之一。
它可以兼顾碳纤维和基体的性能而成为综合性能更为优异的工程结构材料和具有特殊性能的功能材料。
它以其轻质高强、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,是其它纤维增强复合材料所无法比拟的。
碳纤维复合材料因其较高的比强度、比模量在国外先进战略、战术固体火箭发动机方面应用较多,如美国的战略导弹侏儒三级发动机壳体, 三叉戟一、二、三级发动机壳体的复合材料裙,民兵系列发动机的喷管扩张段, 部分固体发动机及高速战术导弹美国的THAAD、ERINT 等。
目前,C F R C 在人造卫星及高性能飞机等航空航天材料中得到了相当广泛的应用，除军用外, 开发纤维复合材料的其它应用也大有作为, 如飞机及高速列车刹车系统、民用飞机及汽车复合材料结构件、高性能碳纤维轴承、风力发电机大型叶片、体育运动器材(如滑雪板、球拍、渔杆)等。
随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的逐步下降, 在增强混凝土、新型取暖装置、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用也必将迅速扩大。
我国为配合北京奥运会,拟大力开发新型CFRP建材及CFRP的研究和开发应用已成为一项涉及多项学科领域的系统工程,而CFRP的发展状况则成为一个国家材料科学乃至整个科学技术发展水平的重要标志之一。
2. 碳纤维复合材料的优点[2]碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比，具有以下许多优良的性能：1）比强度和比模量高高强度碳纤维-环氧基复合材料（单向）的比强度是钢SAE1010 （冷轧）的近20 倍，是铝6061-T6的近10 倍；其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。
这些特性使CFRP材料的利用效率大为提高，实际证明用CFRP 代替钢或铝可减轻重量达20%～40%，因而在许多工业领域特别是在航空航天领域得到广泛的应用。
业内专家指出，飞机自重每减少1 kg，相当于五百万美元的累积经济效益，由此可以看出复合材料在航空航天领域内的重要地位。
不仅如此，其他如汽车、海运、交通等与运行速度要求有关的部门都会因采用复合材料而大为受益。
2）材料性能的可剪裁性（tailorability）大多数CFRP 可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁，达到性能最佳化。
例如，可把复合材料设计成在主受力方向上有足够的纤维取向来承受载荷，其他方向有适当的纤维来承受剪切载荷或其他载荷，而这种多纤维取向结构的成型又可通过不同的成型技术来完成。
复合材料的这种性能可剪裁性，不仅可提高材料的使用效率，而且有助于从材料到结构的设计和制造实行一体化，既简化了制造程序，又降低了制造成本。
3）成型工艺的多选择性复合材料技术经过几十年的发展，到现在有数十种不同的成型工艺可供选择，如热压罐、模压、纤维缠绕、树脂传递模塑（RTM）、拉挤、注射、喷塑、搓管以及大型复杂部件的共固化整体成型技术等，实际应用时可根据构件的性能、材料种类、产量规模和成本等因素选择最适合的成型方案。
4）良好的耐疲劳性能层压的CFRP 对疲劳裂纹扩张有“抑制”作用，这是因为当裂纹由表面向内层扩展时，到达某一纤维取向的层面时，会使裂纹扩展在该层面内呈现断裂发散，这种特性使得CFRP的疲劳强度大为提高。
研究表明钢和铝的疲劳强度是静力强度的50%，而CFRP 可达90%。
5）良好的抗腐蚀性由于CFRP 的表面是一层高性能的环氧树脂或其他树脂塑料，因而具有良好的耐酸、耐碱及耐其他化学腐蚀性介质的性能。
这种优点使CFRP在未来的电动汽车或其他有抗腐蚀要求的领域上应用具有很强的竞争力。
3.碳纤维增强复合材料的应用3.1固体火箭发动机应用方面碳纤维复合材料制造的壳体具有强度高、刚度大、尺寸稳定等特点,因此,碳纤维复合材料可用于新型陆基机动固体洲际导弹一二、三级发动机壳体、新一代中程地地战术导弹发动机壳体[3]。
如美国侏儒小型地对地洲际弹道导弹三级发动机燃烧壳体由IM-7 碳纤维/HBRF- 55A 环氧树脂缠绕制作, 壳体容器特性系数PV/W 39KM; 三叉戟( D5)第一、二级固体发动机壳体采用碳/环氧制作,其性能较凯芙拉/环氧提高30% 。
爱国者导弹及其改进型,其发动机壳体开始采用D6AC 钢,到PAC- 3导弹发动机上已经采用了T800 纤维/环氧复合材料。
此外,由美国陆军负责开发的一种新型超高速导弹系统中的小型动能导弹( CKEM) ,其壳体采用了T1000 碳纤维/ 环氧复合材料, 使发动机的质量比达到0. 82。
碳/酚醛复合材料是目前树脂基扩张段、收敛段最常用的防热材料。
如国外应用碳/酚醛材料作为喷管防热构件的型号有：MX 系列、三叉戟( C4)、三叉戟( D5) 第一和二级发动机的喷管扩张段和防热环、侏儒导弹第一和二级发动机喷管的扩张段和防热环、侏儒导弹第三级发动机喷管的防热环等, 俄罗斯的白杨-M 战略导弹的第一、二级固体发动机喷管扩张段也采用碳/酚醛材料作为防热材料。
碳/聚芳基乙炔复合材料,美国在军用航天项目的支持下,已进行了多次固体火箭发动机耐烧蚀材料应用试验,性能优异。
九五期间,本所与华东理工大学合作,开展了碳/聚芳基乙炔树脂复合材料在固体火箭发动机防热材料方面的应用研究,取得了较大进展。
3.1空间技术应用方面从二十世纪六十年代末开始,航天领域中以S玻纤和Kevlar- 49纤维复合的金属内衬轻质压力容器逐渐取代传统的全金属压力容器。
美国在1975年开始了轻质复合材料气瓶及储箱研制, 采用S-玻纤/环氧、Kevlar/环氧缠绕复合材料。
随着碳纤维52 纤维复合材料2004 年性能提高及成本大幅度下降, 碳纤维与低成本铝内衬制造技术相结合, 使得费用低、质量轻、性能高、可靠性好的高压容器的生产成为现实[4]。
目前空间用复合材料基体主要采用环氧树脂;由于碳纤维的密度、耐热性、刚性等方面的优势,增强纤维以碳纤维为主。
碳纤维复合材料在空间技术上的应用, 国内也有成功范例,如我国的第一颗实用通信卫星应用了碳纤维/环氧复合材料抛物面天线系统;第一颗太阳同步轨道风云一号气象卫星采用了多折迭式碳纤维复合材料刚性太阳电池阵结构等。
4.碳纤维复合材料存在的问题及建议我国的碳纤维树脂基复合材料研制起步于20世纪60 年代末，至今已有40 多年的发展历程，在产品开发、制造加工、产品应用及人才培养等方面都取得了很大进步，但是同先进国家相比仍有很大差距，尤其近年来，由于西方国家的快速发展，这种差距还有加大的趋势。
目前我国碳纤维的品种、质量和产业规模远不能满足国内复合材料快速发展的要求，仍然是制约我国碳纤维复合材料发展的瓶颈，这主要表现在：1）产品质量不完全过关，缺陷多，性能分散性大；2）产品规格和品种少；3）由于性能和质量上的问题以及生产成本高，制约了生产规模的扩大。
从技术上看，造成上述问题的主要原因是基础研究工作薄弱，造成生产碳纤维的pan 基原丝质量不高。
因此，以提高原丝质量为目标，应加强科学基础及工程化研究，强化国内碳纤维研究生产的自主创新能力，建立高效的产业创新体系，坚持原始创新与引进消化吸收并举，突破瓶颈，改变我国碳纤维落后局面。
在管理体制上也存在如下一些问题：1）碳纤维是多学科和多技术集成的高新技术产品，国家在项目组织、管理、实施和政策扶持等上应起主导作用，但多年来这种局面尚未形成，国家总体上的规划和领导以及集中调控作用不够，基础研究、技术攻关、中试生产、工业化生产和应用开发之间缺乏有机联系，因而无论从规模和质量上，与国外水平的差距越拉越大。
2）国内碳纤维多元化研发的格局尚未建立。
从碳纤维产业的源头到最终产品，真正拥有完整研发与生产过程的单位不多，技术水平同国外相比差距较大。
潜心研究碳纤维产业发展的气氛不够浓厚，民营企业中拿来主义现象较为明显，急于求成、急功近利的思想十分严重。
3）以应用牵头，带动碳纤维产业发展的体制未健全，以往国内航空航天高端产品应用主要依赖进口，而国产碳纤维得不到应用，因此也就得不到改进和提高的机会。
4）企业之间产、学、研交流相当欠缺。