碳纤维及复合材料的种类、制备和应用

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举例日常生活中用到的复合材料并说明它的制备应用

举例日常生活中用到的复合材料并说明它的制备应用

举例日常生活中用到的复合材料并说明它的制备应用复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成的材料,具有优于单一材料的特性和性能。

下面是一些日常生活中用到的复合材料以及它们的制备方法和应用。

1.碳纤维复合材料:制备方法:将预浸的碳纤维布固定于特定形状的模具上,然后将其浸渍于环氧树脂基体,并经高温烘干固化。

应用:碳纤维复合材料轻质高强,广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域,如飞机机身、汽车车身以及高尔夫球杆等。

2.玻璃钢复合材料:制备方法:在玻璃纤维布上涂覆树脂,通过手工层叠、模压或者喷涂等方式制备而成。

应用:玻璃钢复合材料具有耐腐蚀、高强度等特点,常应用于建筑、船舶、化工设备等领域,如泳池、船体以及储罐等。

3.铝塑板:制备方法:将涂覆有胶粘剂的铝箔与聚乙烯塑料薄膜复合而成。

应用:铝塑板重量轻、耐热耐腐蚀,广泛应用于装饰、广告标牌、室内隔断等领域。

4.聚合物基复合材料:制备方法:将纤维或者颗粒等增强材料与热塑性或者热固性聚合物基体混合,并加热熔融、塑炼或固化成型。

应用:聚合物基复合材料具有良好的机械性能、尺寸稳定性和耐磨性,常用于汽车制造、电子设备以及家居用品等领域。

5.金属基复合材料:制备方法:将金属基体与非金属相如陶瓷、纤维等相结合,常使用粉末冶金、堆叠压制、熔融浸渍等方法制备。

应用:金属基复合材料具有高温强度、耐磨损等优点,被广泛应用于航空、能源、汽车等领域,如航空发动机叶片、刀具等。

以上仅是日常生活中复合材料的一些例子,复合材料的种类繁多,各种不同的制备方法和应用领域都有。

复合材料的制备过程通常涉及到材料选择、预处理、原料混合、成型、加工等多个步骤,以满足不同应用的需求。

对于复合材料的研发和应用有助于提高材料的性能和降低材料的成本,具有重要的科学意义和经济价值。

碳纤维材料的制备及应用研究

碳纤维材料的制备及应用研究

碳纤维材料的制备及应用研究碳纤维材料是一种高性能、高强度和轻质的材料,在航空、航天、汽车、船舶、体育器材等领域有广泛的应用。

本文将介绍碳纤维材料的制备方法及其应用研究。

一、碳纤维材料的制备方法碳纤维的制备主要包括三个步骤:前驱体制备、纺丝成纤维和碳化。

1.前驱体制备前驱体是指材料转化为碳纤维前的预处理材料。

常用的前驱体有聚丙烯腈(PAN),煤沥青和轮胎树脂等。

其中,PAN是制备碳纤维的主要前驱体。

PAN通过干法纺丝制备成PAN纤维,然后进行预氧化处理,将预氧化的PAN纤维进行拉伸,再进行热解,最终得到碳纤维。

2.纺丝成纤维纺丝是将前驱体制备成精细单体并熔融成纤维的过程。

纺丝方式包括湿式法、干式法和气流旋转纺丝法等。

其中,湿式法是制备PAN基碳纤维最常用的方法。

3.碳化碳化是指在高温下,将前驱体中的非碳元素脱除,形成含碳量达到90%以上的纤维。

碳化条件是热解温度和时间,温度在1300℃左右,时间从几小时到几十小时不等。

碳化过程中,纤维的密度增大,晶体成分变化,力学性质也随之变化。

二、碳纤维材料的应用研究1. 航空领域碳纤维材料在航空领域中的应用主要是替代传统的铝合金和复合材料制造飞机的结构部件,以减少飞机的重量和燃料消耗。

碳纤维材料是制造各种结构部件的理想材料,包括机翼、机身、进气道和发动机等。

2. 船舶领域碳纤维材料在船舶领域的应用主要是制造高速艇、游艇和各种竞赛船只的外壳和桅杆等结构件。

碳纤维材料具有优异的刚性和强度,可以有效减少船只的自重,提高船只的速度和灵活性。

3. 汽车领域碳纤维材料在汽车领域中的应用主要是用于制造车身外壳和底盘结构件等部件。

碳纤维材料具有高强度和轻质化特点,能够大大降低汽车的自重,提高汽车的燃油经济性和性能。

4. 体育器材领域碳纤维材料在体育器材领域中的应用主要是制造高档的高尔夫球杆、足球鞋、网球拍和自行车等体育用品。

碳纤维材料具有优异的刚性和强度,能够提高运动器材的性能表现。

碳纤维增强复合材料的制备与性能研究

碳纤维增强复合材料的制备与性能研究

碳纤维增强复合材料的制备与性能研究引言:碳纤维增强复合材料是一种具有高性能和轻质化特点的新材料,广泛应用于航空航天、汽车、船舶和体育器材等领域。

本文将从碳纤维的制备方法、复合材料的制备工艺以及其性能研究等方面进行探讨。

一、碳纤维的制备方法碳纤维是一种由高度纯净的碳素原料制备而成的纤维。

目前常用的制备方法主要有聚丙烯腈纤维炭化法、沥青纤维炭化法和煤沥青纤维炭化法。

聚丙烯腈纤维炭化法是最常用的制备碳纤维的方法,其过程包括聚合、纺丝、预氧化、炭化和高模拉伸等步骤。

该方法制备的碳纤维具有较好的力学性能和电导率,广泛应用于航空航天领域。

沥青纤维炭化法利用含碳的原料,如煤沥青或石油沥青,制备碳纤维。

该方法具有制备工艺简单、成本低的优点,但碳纤维的力学性能相对较低。

煤沥青纤维炭化法是一种利用煤沥青作为碳纤维原料的方法。

通过将煤沥青纺丝成丝线,然后炭化处理得到碳纤维。

这种制备方法的碳纤维具有竖直排布的孔隙结构,结构独特,但强度较低。

二、复合材料的制备工艺碳纤维增强复合材料的制备工艺是将碳纤维与树脂复合而成的一种新型材料。

制备过程主要包括预处理、层叠和固化等步骤。

预处理是指对碳纤维进行表面处理,以增强其与树脂的粘结能力。

常用的方法有碱处理和氧等离子体处理。

碱处理可以使碳纤维表面形成羟基官能团,提高粘结性能。

而氧等离子体处理可以增加碳纤维表面的活性基团,提高其化学反应性。

层叠是将预处理过的碳纤维与树脂按照设计要求进行层叠,形成复合材料的初始结构。

层叠可以通过手工层叠和机械层叠两种方式进行,手工层叠适用于小批量生产,机械层叠适用于大规模生产。

固化是指将层叠好的碳纤维与树脂的复合材料放入固化设备中,在一定的温度和压力下进行固化反应。

固化过程中,树脂将热固化,与碳纤维形成牢固的化学键,使复合材料具有较好的力学性能和稳定性。

三、性能研究碳纤维增强复合材料的性能主要包括力学性能、热性能和导电性能等。

力学性能是衡量复合材料强度和刚度的重要指标,包括拉伸、弯曲和剪切等性能。

碳纤维复合材料的制备和性能研究

碳纤维复合材料的制备和性能研究

碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料,由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能,在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。

碳纤维复合材料是其中一种材料,由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点,已经广泛应用于各种高端产品,如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。

本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果,对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。

一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程,需要对材料的性质进行深入的了解,并结合实际生产情况进行设计和试验。

一般来说,碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤:1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分,其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。

碳纤维的质量受到多种因素的影响,如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。

通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维,确保碳纤维的品质。

2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中,使其充分浸泡。

树脂中的成分可以根据需要调整,以达到预期的力学性能。

3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。

材料通过温度和时间的控制,让树脂变成固体,并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。

通过这一步工艺,可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。

4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。

通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式,可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。

精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构,保证材料性能的完好。

以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤,整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持,且需要结合多种因素综合评估生产效果。

二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点,但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。

为了更好地应用这种材料,需要对其性能进行全面研究和分析。

碳纤维树脂复合材料

碳纤维树脂复合材料

碳纤维树脂复合材料引言。

碳纤维树脂复合材料是一种具有优异性能的新型材料,它由碳纤维和树脂组成,具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点,被广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。

本文将介绍碳纤维树脂复合材料的制备工艺、性能特点和应用领域。

一、碳纤维树脂复合材料的制备工艺。

碳纤维树脂复合材料的制备工艺主要包括预浸料制备、层叠成型和固化三个步骤。

1. 预浸料制备。

预浸料是碳纤维树脂复合材料的基础材料,其制备过程是将碳纤维与树脂进行预浸润,使得碳纤维表面均匀地覆盖一层树脂。

这一步骤的关键是控制预浸料的树脂含量和固化剂的添加量,以确保预浸料具有适当的流动性和固化性。

2. 层叠成型。

层叠成型是将预浸料按照设计要求层叠在一起,形成复合材料的结构。

在这一步骤中,需要注意控制每层预浸料的厚度和方向,以确保最终复合材料具有良好的力学性能和表面质量。

3. 固化。

固化是将层叠好的预浸料放入固化炉中进行加热固化,使树脂完全固化,形成最终的碳纤维树脂复合材料。

固化温度和时间的控制对于复合材料的性能至关重要,需要根据树脂的种类和厚度进行合理的设定。

二、碳纤维树脂复合材料的性能特点。

碳纤维树脂复合材料具有一系列优异的性能特点,主要包括轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、抗冲击等。

1. 轻质。

碳纤维树脂复合材料的密度比金属材料要低很多,因此具有很轻的重量,适合用于要求重量轻的领域,如航空航天。

2. 高强度。

碳纤维树脂复合材料的强度是普通金属材料的数倍甚至数十倍,具有极高的拉伸强度和弯曲强度,可以替代钢铁等材料。

3. 耐腐蚀。

碳纤维树脂复合材料具有良好的耐腐蚀性能,不易受到酸碱、盐水等腐蚀介质的侵蚀,适合用于海洋工程等恶劣环境。

4. 耐磨损。

碳纤维树脂复合材料具有良好的耐磨损性能,不易受到摩擦和磨损的影响,适合用于制造耐磨损零部件。

5. 抗冲击。

碳纤维树脂复合材料具有良好的抗冲击性能,不易发生断裂和破损,适合用于制造抗冲击的器材。

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料

碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高性能材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀和耐磨损等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、船舶建造、体育器材等领域。

本文将从碳纤维复合材料的制备工艺、性能特点及应用领域等方面进行介绍。

首先,碳纤维复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、固化和后处理等步骤。

预浸料是将碳纤维与树脂预先混合,形成一种浸渍了树脂的碳纤维布,以便于后续的成型加工。

层叠成型是将预浸料铺在模具中,按照设计要求依次叠加,形成所需的复合材料结构。

固化是通过加热或加压等方式使树脂固化,使碳纤维与树脂基体充分结合。

最后进行后处理,包括修整、表面处理等工艺,以提高复合材料的表面质量和性能。

其次,碳纤维复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀和耐磨损等优点。

碳纤维的比强度和比模量都很高,比重却很低,因此碳纤维复合材料具有很高的强度和刚度,同时又非常轻便。

此外,树脂基体的耐腐蚀性能和碳纤维的耐磨损性能也使得碳纤维复合材料在恶劣环境下有着良好的表现。

因此,碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天领域,用于制造飞机机身、机翼等部件,以减轻飞机重量,提高飞行性能。

同时,汽车制造业也将碳纤维复合材料应用于汽车车身、悬挂系统等部件,以提高汽车的安全性和燃油经济性。

在船舶建造领域,碳纤维复合材料可以用于制造船体结构、船舶内部装饰等部件,以提高船舶的航行性能和舒适性。

此外,碳纤维复合材料还被广泛应用于体育器材制造,如高尔夫球杆、自行车车架等,以提高器材的性能和使用寿命。

综上所述,碳纤维复合材料具有制备工艺简单、性能优异、应用广泛等特点,是一种具有很高发展潜力和广阔市场前景的材料。

随着科技的不断进步和人们对轻质高强材料需求的增加,碳纤维复合材料必将在未来得到更广泛的应用和发展。

碳纤维复合材料的制备技术及应用

碳纤维复合材料的制备技术及应用

碳纤维复合材料的制备技术及应用第一章碳纤维复合材料的基础知识和特性碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基材料组成的复合材料。

其特性主要体现在以下几个方面:1. 强度高:碳纤维具有高强度和高模量的特点,其拉伸强度可达3Gpa以上,是钢铁的6倍。

2. 轻质化:碳纤维比钢铁轻约5倍,比铝轻约1.5倍,适用于制造高速运动器械和高性能航空器。

3. 抗腐蚀:碳纤维复合材料不易腐蚀,可以耐受高温和强酸碱等恶劣环境。

4. 难加工:由于碳纤维比钢铁和铝重量轻,密度小,因此碳纤维复合材料需要特殊的技术才能加工。

第二章碳纤维复合材料的制备技术碳纤维复合材料的制备主要包括以下几个步骤:1. 碳纤维预处理:碳纤维来自于煤炭或其他有机材料,必须经过高温炭化和拉伸成为直径在5-10μm之间的细长纤维。

这些碳纤维需要经过表面处理,使其具有活性和亲和性,以便树脂能够渗透在其中。

2. 材料混合:将经过处理的碳纤维和树脂混合均匀,通常使用手工混合或者机械混合方法。

机械混合主要使用高剪切力的混合器,将碳纤维和树脂搅拌均匀,以保证树脂能够均匀地渗透到碳纤维内部。

3. 成型:将混合好的材料放入模具中,进行压制、固化等处理,以使其成型成为所需形状。

4. 后处理:成型后的碳纤维复合材料需要进行后处理,例如切割、钻孔、表面打磨等,以达到所需的精度和光洁度。

第三章碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料在航空航天、汽车、运动器材、建筑等领域均有广泛的应用。

下面介绍几个典型的应用案例。

1. 航空航天领域:碳纤维复合材料由于强度高、轻质化的特点,被广泛应用于航空航天器的导弹、运输机、直升机等结构件中,例如美国的F-35隐形战斗机就大量使用碳纤维复合材料。

2. 汽车领域:碳纤维复合材料的轻质化特点使其成为汽车制造领域的热门材料。

例如法拉利的新款超跑FXX K就使用了碳纤维复合材料制造车体,以达到更高的性能和速度。

3. 运动器材领域:碳纤维复合材料在自行车、高尔夫球杆、网球拍、皮艇等运动器材中得到了广泛应用,其轻质化和强度高的特点使得运动器材更加耐用和易于操作。

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。

碳纤维复合材料论文

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。

碳纤维材料介绍范文

碳纤维材料介绍范文

碳纤维材料介绍范文碳纤维是一种由碳纤维纤维组成的复合材料。

它由碳纤维和基体材料组成,具有轻量化、高强度、高刚度和高耐腐蚀性等优点。

因此,碳纤维在航空航天、汽车工业、体育设备和建筑材料等领域中得到广泛应用。

本文将就碳纤维的制备方法、特性和应用进行详细介绍。

碳纤维的制备方法有多种,包括原丝法、湿法纺丝法和气相法。

原丝法是最早应用的制备方法之一,其制备过程包括聚丙烯腈纤维化、预氧化、碳化和图拉曼反应。

湿法纺丝法在水溶液中制备碳纤维,通过控制纤维的形成过程可以得到不同直径和长度的碳纤维。

气相法是一种以气相炭源为原料,在高温下通过催化剂的作用使其分解生成纤维的方法。

这些制备方法都可以得到高质量的碳纤维。

碳纤维具有许多独特的特性,使其成为一种理想的材料。

首先,碳纤维具有轻量化的特点,比重只有钢的1/4,并且具有较高的强度和刚度。

其次,碳纤维材料的拉伸、弯曲和剪切强度都很高,具有优异的抗拉强度和抗压强度。

此外,碳纤维还具有很好的热稳定性和耐高温性能,在高温环境下不会发生脆化和熔化。

另外,碳纤维具有良好的耐腐蚀性能,在酸、碱和盐溶液中都能保持其性能。

最后,碳纤维还具有优异的导电性能和隔热性能。

由于以上特点,碳纤维在各个领域都有广泛的应用。

在航空航天领域,碳纤维被广泛应用于飞机机身、机翼和发动机零部件等重要部位,以提高飞机的性能和减轻重量。

在汽车工业中,碳纤维被用于制造车身和座椅,以提高汽车的燃油效率和减少尾气排放。

在体育设备中,碳纤维被应用于高尔夫球杆、网球拍和自行车等,以提高运动器材的性能。

此外,碳纤维还被用于制造建筑材料,如板材、管道和梁等,以提高建筑物的结构强度和抗震性能。

然而,碳纤维材料也存在一些挑战。

首先,碳纤维的制备成本较高,导致其价格较高。

其次,碳纤维的力学性能在高温和湿热环境下会有所降低,因此在特定环境下的应用受到限制。

另外,碳纤维的循环生命周期较短,废旧碳纤维处理也面临一定的挑战。

总之,碳纤维是一种具有轻量化、高强度、高刚度和高耐腐蚀性等优点的材料。

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。

碳纤维复合材料的制备工艺及其应用

碳纤维复合材料的制备工艺及其应用

碳纤维复合材料的制备工艺及其应用一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料,具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点,是目前运用广泛的一种高性能材料。

碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。

如今,其中最为流行的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞行器上。

二、碳纤维复合材料的制备工艺碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的,下面将针对每个环节逐一介绍。

1.纤维预处理碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程,主要是增加碳纤维与树脂基体间的结合力。

预处理方法主要有物理法、化学法和物化结合法等。

2. 纤维束成型纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的布放,旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。

这个过程是全过程中最主要的工艺点。

3. 预浸胶(浸渍)预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润预浸膜,以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。

浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解,提高浸渍的成效。

4.层叠成形层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺,具有工艺灵活、生产效益高的特点。

一般有人工贴放和机器封装成型两种方法。

一个部位若是需要多层叠放,需对第一个和最后一个层间进行封闭处理。

5. 热固化热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理,达成树脂基体固化硬化的工艺过程,这个过程也是碳纤维复合材料制品性能优良的重要原因。

三、碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料的优异性能,使得其在许多工业领域得以广泛应用,下面将对其主要应用领域进行介绍。

1. 航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用,如飞机翼、机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。

其优秀的轻重比使得飞机自身质量大大减轻,節省燃油成本以及大幅减少大气污染。

2. 汽车领域碳纤维复合材料在汽车领域中的应用也越来越广泛,碳纤维车身、内饰、动力传输部件以及刹车片等等都是一个个优秀的代表。

碳纤维及其复合材料讲解

碳纤维及其复合材料讲解

碳纤维及其复合材料讲解引言碳纤维是近年来广泛应用于各个领域的一种先进材料,它具有低密度、高强度、高模量、耐热性等优异的性能,在航空航天、汽车、体育器材等领域有着重要的应用。

本文将对碳纤维及其复合材料进行深入讲解,介绍其结构、特性以及应用领域。

碳纤维的结构和制备方法碳纤维是由碳元素组成的纤维状材料,其结构由纯净的碳元素构成,具有高度有序的晶体结构。

碳纤维的制备方法主要包括聚丙烯纤维炭化法、聚丙烯纤维长丝法和聚丙烯纤维溶胶纺丝法等。

其中,聚丙烯纤维炭化法是最常用的方法,它通过将聚丙烯纤维经过预处理后进行高温炭化,得到纯净的碳纤维。

碳纤维复合材料的制备及特性碳纤维复合材料是将碳纤维与树脂基体进行复合制备而成的一种材料。

它具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀等多种特性。

碳纤维复合材料的制备工艺主要包括预浸法、自动定型法和预浸层叠法等。

其中,预浸法是最常用的方法,它通过将碳纤维预先浸渍于树脂中,然后进行固化和压制,最终得到具有预定形状和性能的复合材料。

碳纤维复合材料具有优异的力学性能,其强度和刚度远远超过许多传统材料。

它还具有良好的耐热性和耐腐蚀性能,在高温和恶劣环境下能够保持较好的性能。

此外,碳纤维复合材料还具有良好的阻尼性能,能够吸收和分散冲击能量,提高结构的抗震能力。

碳纤维及其复合材料的应用领域碳纤维及其复合材料在各个领域都有广泛的应用。

在航空航天领域,碳纤维复合材料被广泛应用于飞机、卫星等结构中,以减轻重量并提高飞行性能。

在汽车领域,碳纤维复合材料能够替代传统金属材料,减少车身重量,提高燃油经济性。

在体育器材领域,碳纤维复合材料制成的高尔夫球杆、网球拍等器材具有轻盈、刚性等优势,提高了运动员的表现。

此外,碳纤维复合材料还广泛应用于建筑、能源、电子等领域。

在建筑领域,碳纤维复合材料能够替代传统的钢筋混凝土,提高结构的抗震性能。

在能源领域,碳纤维复合材料被用于制造风力发电叶片、太阳能电池等设备,提高能源转换效率。

碳纤维复合材料的制备及应用研究

碳纤维复合材料的制备及应用研究

碳纤维复合材料的制备及应用研究碳纤维复合材料是由碳纤维和合成树脂组成的一种高性能、轻量化的材料。

其重量仅为传统金属材料的一半,但却具有较高的强度和刚度。

因此,碳纤维复合材料广泛应用于航空、航天、汽车、体育用品等众多领域。

本文将介绍碳纤维复合材料的制备技术及其在不同领域中的应用。

一、碳纤维复合材料的制备技术碳纤维复合材料的制备主要分为两个步骤:首先,制备碳纤维;其次,将碳纤维与合成树脂组合制成复合材料。

下面分别介绍这两个步骤的具体技术。

1. 制备碳纤维碳纤维的制备过程包括原料选择、纺丝、炭化、热处理等多个步骤。

碳纤维的制备质量直接影响到复合材料的性能。

因此,在制备碳纤维时需注意以下几点。

(1)原料选择。

碳纤维的制备原料主要是聚丙烯腈(PAN)、煤焦油和天然纤维。

在这三种原料中,PAN是最为常用的。

PAN经过一系列的物理和化学处理后可制成质量较好的碳纤维。

(2)纺丝。

纺丝是将原料转变成长丝状物的过程。

在此过程中,需要控制纺丝机的温度、湿度和拉伸力度等参数,以保证纺丝质量。

(3)炭化。

将纺丝后的材料炭化,是制备碳纤维的关键步骤。

该步骤通过高温加热,使纤维材料发生热解和石墨化,最终形成碳纤维。

其中,炭化温度一般在1000℃以上。

2. 制备碳纤维复合材料碳纤维复合材料的制备过程可以分为预制备和成型两个步骤。

预制备是将预先制作好的纤维层预制成形,成型是将预制的纤维层混合并用压力和热固化剂进行固化。

(1)预制备。

预制备包括布卷和放置两种方式。

布卷是将纤维层在制作时卷成卷状,直至需要时再将其解卷。

放置是将纤维层平放在模具上,制作成制好的形状。

(2)成型。

碳纤维复合材料的成型方式一般分为压制和模塑两种方法。

压制是将预制的碳纤维层利用压力和热固化剂进行固化。

模塑则是将预制的碳纤维层放置在热塑性树脂中进行成型。

二、碳纤维复合材料的应用研究由于碳纤维复合材料具有轻、强、刚、耐腐蚀等特点,因此,该材料在航空、航天、汽车、体育用品等众多领域中被广泛应用。

碳纤维增强复合材料的制备及其应用

碳纤维增强复合材料的制备及其应用

碳纤维增强复合材料的制备及其应用碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种新型材料,具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀等优点,因此在航空航天、汽车、体育器材等领域有着广泛的应用。

本文将介绍CFRP的制备方法及其应用。

一、CFRP的制备方法1.预制法预制法是指在模具中预先制作出所需的形状和大小的纤维固定体,然后再进行浸渍、热固化等工艺。

这种方法可以使CFRP的成形稳定性和尺寸精度得到保证,适用于大批量生产。

2.自动化纺织法自动化纺织法是用预浸渍的碳纤维进行编织而成的成型方法。

与手工编织相比,自动化纺织法的优点是能够通过程序控制和计算机模拟实现自动化生产,从而提高生产效率和产品的质量稳定性,适用于大面积、复杂形状的CFRP制造。

3.手工层压法手工层压法是将预先预处理的碳纤维布层压在模具中,在配合环氧树脂等树脂粘合剂后进行固化,最后得到所需的形状和尺寸的CFRP。

虽然手工层压法的生产效率较低,但是适用于小批量、复杂形状的CFRP制造。

二、CFRP的应用领域1.航空航天CFRP由于其重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航天器、卫星、飞机等领域。

例如,美国波音公司的777X飞机翼和垂直尾翼、空客公司的A350XWB机身和机翼、中国自主研发的C919客机等都采用了CFRP。

2.汽车CFRP的轻质、高强度、低密度等优点,使得它成为汽车制造领域的重要材料,例如,特斯拉的Model S和Roadster车型,采用了CFRP车身和底盘,达到了极高的性能和运动感受。

3.体育器材CFRP的高强度、高韧性和轻质,使得它在各种体育器材中得到广泛应用。

例如,高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、自行车等都采用了CFRP材料,以提高运动员的表现和运动器材的性能。

三、CFRP的未来发展方向随着科技和工艺的不断进步,CFRP在未来的发展方向将越来越多样化和广泛化。

例如,将CFRP与3D打印技术结合,在器件制造和生产过程中得到量身定制和精细化,从而提高产品质量和生产效率;将CFRP用于建筑领域,打破传统的建筑材料结构,实现更轻薄、更稳定、更耐久的建筑。

碳纤维材料的制备和应用研究

碳纤维材料的制备和应用研究

碳纤维材料的制备和应用研究碳纤维材料是一种新型的高强度、高刚度、低密度材料,由于其重量轻、抗拉强度高、刚度大、耐腐蚀、抗疲劳、导电性能好等特点,在航空、航天、电子、汽车、体育器材等众多领域有着广泛的应用。

本文将从碳纤维材料的制备过程、性能表现、未来应用前景等方面进行探讨。

一、碳纤维材料的制备过程碳纤维的制备主要包括三个步骤:原材料的预处理、纤维化和热解。

其中,原材料的预处理包括粘合剂的选择和预浸渍,纤维化包括拉丝和捻织,热解则是通过高温处理使纤维中的杂质挥发,从而获得纯净的碳纤维。

在这个过程中,原材料的预处理是决定碳纤维性能的关键因素。

选择合适的粘合剂可以提高纤维的强度和耐磨性,但同时也会使纤维变得更加脆弱;预浸渍可以增强纤维的柔韧性和延展性,但同样也会使纤维的密度增加,从而影响其性能。

纤维化过程中需要注意的是,拉丝要求控制纤维的直径和外形,而捻织则需要使纤维得到更加牢固的结构。

热解过程中,需要控制温度和时间,避免产生碳化不完全的情况,从而影响纤维的性能表现。

二、碳纤维材料的性能表现碳纤维材料作为一种新型材料,其性能表现是其得到广泛应用的重要原因。

具体表现如下:1. 高强度和高刚度由于其分子结构紧密且无孔隙,碳纤维具有很高的强度和刚度。

采用碳素纤维增强复合材料(CFRP)制作的零部件,在同等体积下可以比传统的金属材料轻1/3至1/4,但其强度和刚度却可以达到金属的两倍以上。

这样就在很大程度上降低了空中飞行器、汽车、船舶等的重量,提高了其燃油效率和性能表现。

2. 耐疲劳性能强对于机器设备的一些部件,如发动机部件、机械运转部件等,经常需要承受高频振动和多次起伏的负荷,这就要求所使用的材料不仅要具有较高的强度和刚度,还需要具有较好的耐疲劳性能。

而碳纤维材料具有优异的耐疲劳性能,因此在上述领域中被广泛应用。

3. 良好的防腐性由于露天防锈等维护工作往往无法保证持久,因此要求使用的材料需要具有较好的防腐性。

碳纤维复合材料的制备技术及应用

碳纤维复合材料的制备技术及应用

碳纤维复合材料的制备技术及应用碳纤维复合材料在工业、航空、汽车制造等领域有着广泛的应用,并被认为是未来材料发展的趋势。

本文将简要介绍碳纤维复合材料的制备技术和应用领域。

一、碳纤维复合材料的制备技术1. 碳纤维的制备碳纤维是碳化聚丙烯等有机纤维在高温(>1000℃)下炭化制得。

生产碳纤维的关键是得到纯净、高质量的原始纤维。

常用的碳纤维来源有聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等高分子材料。

2. 树脂基体的制备树脂基体是碳纤维复合材料中的重要组成部分。

常用的树脂材料有环氧树脂、酚醛树脂、酰胺树脂等。

它们的制备需要通过化学反应进行,以达到预期的物理与化学性质。

3. 复合成型碳纤维与树脂的合成过程称为复合成型。

常用的复合成型方法有压缩成型、注塑成型和压缩注塑成型。

其中,压缩注塑成型方法是应用最为广泛的一种,它通过模具将碳纤维和树脂一起压缩注塑成形,形成成品;4. 后处理后处理是指将制备好的复合材料进行加工处理,以达到表面光洁度要求,并进行其它物理性能的调整。

后处理的方法有烘干、光滑处理、冷却等。

二、碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料具有高强度、高刚度、低密度等优秀的物理性能,因此被广泛应用于航空、汽车、运动器材、建筑等领域。

1. 航空领域空中客车公司、波音公司等大型飞机的大量使用碳纤维复合材料,以降低机身重量,并且在高温高压的环境下能够保持机舱的稳定性,这也提高了飞行速度和航班的安全性。

2. 汽车领域碳纤维复合材料也被广泛应用于赛车中,尤其是在F1、红牛兰巴基尼等高端赛车的生产中。

目前,汽车工业的高端产品也在逐渐采用碳纤维复合材料,如BMW技术部门正在研发新的电动汽车,其车身中的大部分部件将使用碳纤维复合材料制造。

3. 建筑领域随着人们对城市建筑的提高要求,碳纤维复合材料被越来越多地应用于高层建筑、桥梁和路面的建造。

其轻重比及高强度、高刚度使其成为高层建筑设计中的重要材料。

4. 运动器材在运动器材领域中,碳纤维复合材料的应用可以大大增加其性能和使用寿命。

炭纤维复合材料

炭纤维复合材料

炭纤维复合材料炭纤维复合材料是一种由炭纤维和基体材料组成的复合材料,具有轻质、高强度、高模量、耐高温等优良性能,被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。

本文将从材料特性、制备工艺、应用领域等方面进行介绍。

炭纤维复合材料的优点之一是其轻质高强,炭纤维具有很高的比强度和比模量,比重只有 1.75g/cm³左右,是传统金属材料的1/4,因此可以大幅度减轻结构重量。

同时,炭纤维具有优异的耐腐蚀性和耐疲劳性,能够在恶劣环境下长期使用。

此外,炭纤维复合材料还具有良好的耐高温性能,可以在高温环境下长时间稳定工作。

制备炭纤维复合材料的工艺主要包括原材料预处理、纺丝、编织、浸渍、成型、热处理等步骤。

首先,将炭纤维进行表面处理,以增加其与基体材料的结合力。

然后,通过纺丝和编织工艺将炭纤维进行排列和定型。

接着,将编织好的炭纤维织物浸渍于树脂基体材料中,使其充分浸透,形成预制件。

最后,经过成型和热处理工艺,将预制件进行固化和热压,最终得到炭纤维复合材料制品。

炭纤维复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域有着广泛的应用。

在航空航天领域,炭纤维复合材料被用于制造飞机机身、机翼、舵面等部件,可以大幅减轻飞机重量,提高燃油效率。

在汽车领域,炭纤维复合材料被应用于制动系统、车身结构等部件,可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。

在船舶领域,炭纤维复合材料被用于制造船体、桅杆等部件,可以提高船舶的速度和稳定性。

在体育器材领域,炭纤维复合材料被用于制造高尔夫球杆、网球拍等器材,可以提高运动员的发挥水平。

总之,炭纤维复合材料具有轻质、高强度、高模量、耐高温等优良性能,制备工艺成熟,应用领域广泛。

随着科技的不断进步,炭纤维复合材料将会在更多领域得到应用,并发挥更大的作用。

碳纤维材料的制备与应用

碳纤维材料的制备与应用

碳纤维材料的制备与应用一、介绍碳纤维是一种新型的高强度、高模量、低密度的复合材料。

它同样具有高温不老化、耐腐蚀、抗疲劳、绝缘性能等优点。

碳纤维材料的制备技术和应用领域一直是材料科学研究的重要热点。

本文将围绕碳纤维材料的制备技术与应用展开详细讲述。

二、碳纤维材料的制备碳纤维材料的制备主要经过以下几个步骤。

1、选择原料制备碳纤维材料的首要问题是选择高性能的原料。

常见的碳纤维原料有聚丙烯腈纤维、山羊毛、氧化高密度聚乙烯、煤沥青、石油沥青等。

2、纺丝聚丙烯腈纤维是目前应用最广泛的碳纤维原料。

纺丝主要是在高温高湿条件下将聚丙烯腈纤维融化后拉伸成单丝,然后通过拉丝辊压成带状的纤维毡。

纤维毡的密度和拉伸率决定了碳纤维的强度。

3、预氧化纤维毡在热氧化气氛中进行预氧化,主要目的是引入一定量的氧原子,并在氧原子的作用下形成大量的活性官能团,以利于后续的碳化反应。

4、碳化将预氧化后的纤维毡在高温气氛中进行碳化处理,使纤维发生结构改变,从而成为碳纤维。

碳化处理的流程主要包括控制碳化速率、控制碳化温度和持续时间,以及防止纤维变形和煤化等问题。

三、碳纤维材料的应用碳纤维材料的应用领域广泛。

下面结合不同领域进行具体讲解。

1、汽车领域碳纤维强度可以达到6000 MPa,是钢材的5倍以上,重量仅为钢材的1/5。

在汽车领域中,碳纤维替代钢材可以降低汽车的车体重量,减少燃油消耗,优化汽车性能。

目前碳纤维已广泛应用于赛车和高端汽车配件制造。

2、建筑领域碳纤维材料相对于钢筋而言,具有自重轻、易于加工、不受腐蚀、结构塑性好等优势。

在建筑领域中,碳纤维可用于钢筋加固、钢筋替代、桥梁加固等结构中。

3、航天领域碳纤维除了具有高强度外,还具有耐热、抗氧化和良好的耐候性能。

因此,它常常用于制造飞机翼、机身和火箭燃烧室等构件。

4、体育用品领域碳纤维具有高强度、轻质等特点,同时易于成形加工,因此在体育用品领域中备受关注。

碳纤维可以用于制造网球拍、自行车车架、高尔夫球杆等高端运动用品。

碳纤维强化树脂复合材料的研制与应用

碳纤维强化树脂复合材料的研制与应用

碳纤维强化树脂复合材料的研制与应用一、介绍碳纤维强化树脂复合材料是指将碳纤维与树脂进行复合,形成高性能、高强度的材料,具有广泛的应用前景。

本文将介绍碳纤维强化树脂复合材料的制备工艺、性能特点以及在各个领域的应用。

二、制备工艺碳纤维强化树脂复合材料的制备工艺可以分为预浸法、热固性树脂模塑法和酚醛树脂浸渍法等几种。

预浸法是将碳纤维进行预处理后,再将其放入氯化物树脂或酚醛树脂中进行浸润,利用热压或热固化等工艺将其固化成型。

该方法简单易行,成本相对较低,被广泛应用于航空、汽车等领域。

热固性树脂模塑法是将树脂和其他添加剂混合均匀后,再将其放到模具中进行成型。

在模具中加热、压缩制成硬化形态,最终得到复合材料。

该方法制备速度快,生产效率高,但难以控制纤维的取向。

酚醛树脂浸渍法是将酚醛树脂涂覆在碳纤维上,并通过压实等工艺使其固化成型。

该方法强度高、耐磨性好,但成本较高,被应用于高强度、高温环境下的部件生产。

三、性能特点碳纤维强化树脂复合材料具有以下特点:1.高强度、高刚度:碳纤维具有非常好的拉伸强度和弹性模量,使得其强度和刚度明显高于传统金属材料。

2.轻质化:相比于金属材料,碳纤维强化树脂复合材料具有更轻的重量,可以实现车身、机身等部件的轻质化设计,提高整体性能。

3.良好的耐腐蚀性:树脂具有良好的耐腐蚀性和耐热性,能够防止复合材料在潮湿或高温环境下的破坏。

4.易加工:根据不同的成型工艺,碳纤维强化树脂复合材料可以实现各种形状和结构的设计。

四、应用领域碳纤维强化树脂复合材料在众多领域都有广泛的应用,以下是其中几个典型示例:1.航空航天领域:碳纤维强化树脂复合材料可以用于生产飞机机身、机翼等部件,可以实现整机重量轻量化,提高飞行性能和维修效率。

2.汽车工业:碳纤维强化树脂复合材料可以用于生产车身、发动机罩等部件,提高汽车的性能和经济性。

3.体育用品:碳纤维强化树脂复合材料可以用于生产鱼竿、高尔夫球杆等体育用品,具有高强度、高韧性和轻质化的特点。

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碳纤维及复合材料的种类、制备及应用
杨晨材研0906
(北京化工大学材料学院,100029)
摘要:本文主要陈述总结了复合材料及其碳纤维的种类、制备及应用方面的相关知识。

关键词:碳纤维;复合材料;种类;制备;应用
1.复合材料
复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。

具有比强度高,比模量高,剪切强度和剪切模量高,高温性能高,耐热性高等特性广泛应用于各个领域。

1.1种类
复合材料按其性能高低可分为常用复合材料和先进复合材料;根据其用途可分为结构复合材料和功能复合材料;按照复合方式可分为宏观复合材料和微观复合材料。

根据不同增强体形式可分为纤维复合材料、颗粒复合材料、片材复合材料和叠层复合材料。

还有,可以根据基体材料的不同细分为:聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料。

本文主要以基体材料的细分方式介绍复合材料的制备及其应用。

其生产流程见图1.1。

图1.1 复合材料制品的生产流程图
1.2聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是聚合物或俗称树脂作为基体与粒状、片状、纤维状填充组分作为增强体的复合材料。

按基体的不同还可以分成热固性树脂基、热塑性树脂基和橡胶基。

1.2.1制备
其主要制备方法有:预浸料、手糊成型工艺、喷射成型、袋压成型、模压成型、纤维缠绕成型、拉挤成型、熔融流动成型、增强反应注射成型和树脂传递模塑。

1.2.2应用
聚合物基复合材料在建筑、化学、交通运输、机械电器、电子工业及医疗、国防、航天航空及火箭等领域都有广泛应用。

如手糊成型制得的广播卫星抛物面天线、太阳能电池帆板;纤维缠绕成型可制得雷达罩、火箭发动机壳、压力容器;模压成型制得的整体浴室和汽车保险杠等等。

1.3金属基复合材料
金属基复合材料是以金属、合金和金属间化合物为基体,以无机纤维和金属间化合物等为增强体,通过浸渗、固结工艺制成的复合材料。

根据其基体的种类可细分为轻金属基、高熔点金属基和金属间化合物基。

1.3.1制备
金属基复合材料的主要制备工艺方法有:固相法、液相法和原位复合法。

固相法主要有粉末冶金、固态热压法、热等静压法;液态法主要有真空压力浸渍法、挤压铸造法;原位复合法主要包括共晶合金定向凝固、直接金属氧化物法、反应生成法。

1.3.2应用
金属基复合材料主要可应用于航天、航空、汽车、医疗、体育用品等领域。

如航天飞机中段主机身的B/Al关键桁架、臂状支柱;齿轮;高尔夫球杆击球头及各种支架等等。

1.4无机非金属基复合材料
无机非金属复合材料主要有陶瓷基复合材料、水泥基复合材料和碳基复合材料。

1.4.1陶瓷基复合材料
陶瓷基复合材料是以陶瓷材料为基体,并以陶瓷、碳纤维和难熔金属的纤维、晶须、晶片和颗粒为增强体,通过适当的复合工艺所构成的复合材料。

主要可细分为高温陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料和玻璃陶瓷基复合材料。

其制备工艺主要有:粉末冶金法(颗粒)、浆体法(液体法)、热压烧结法、液态浸渍法、直接氧化法、溶胶-凝胶法、化学气相浸渍法(CVI)、先驱体转化和反应熔融浸渗(RMI)等。

陶瓷基复合材料可应用于切削工具方面及航空航天领域的研究。

如刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。

法国已将长纤维增强炭化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件,显示出优异的摩擦磨损特性,取得满意的使用效果。

1.4.2水泥基复合材料
水泥基复合材料是胶凝材料,水和粗、细骨料(集料)按适当比例拌和均匀,经浇捣成型后硬化而成。

其成型工艺主要包括:直接喷射法、喷射脱水法、预混料浇铸法、抄造法。

其制备工艺原理为:聚合物浸渍混凝土是把成型的混凝土的构件通过干燥机抽真空派出混凝土结构空袭中的水分和空气,然后把混凝土构件浸于溶液孔隙中,通过加热或是加射线使得单体在混凝土结构孔隙中聚合形成聚合物。

这样聚合物就填充了混凝土的结构孔隙,并改善了混凝土的微观结构,从而使混凝土的使用性能得到了改善。

主要可以在地面和道路工程、建筑结构工程、修补工程中大量使用。

1.4.3碳基复合材料
碳基复合材料是基体为碳的复合材料,主要为C/C复合材料主要分为树脂碳、沥青碳、沉积碳。

成型制备加工方法主要有化学气相沉积(CVD)、液态浸渍-炭化工艺。

其中CVD法包括等温工艺、压力梯度工艺、温度梯度工艺三种工艺手段。

其详细成型方法见图1.2。

C/C复合材料可应用于航空航天、一般工业、生物材料领域中。

如火箭及导弹所用的烧蚀材料;小汽车中的悬臂、车顶、车轮、发动机盖板、框架和横梁、传动轴和保险杠灯。

且由于碳材料有很好的生物相容性,也可在生物材料领域中使用,如人造髋关节等。

图1.2 C/C复合材料成型制备加工方法
2碳纤维
2.1种类
碳纤维根据原料不同,可以分为聚丙烯腈基碳纤维、黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维三种。

2.2制备
碳纤维主要经过原料的聚合,纺丝,冤死预氧化,炭化和石墨化之后即可制得。

聚丙烯腈溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合和本体聚合,通过湿法纺丝或者是干喷湿纺法纺丝制得原丝。

黏胶基碳纤维和沥青基碳纤维的制备工艺流程具体见图2.1所示。

图2.1生产黏胶基碳纤维的工艺流程示意
图2.2 沥青基碳纤维的制造工艺流程
2.3应用
碳纤维在航天航空、文体器材、医用器材、新能源、土木建筑、汽车与火车、电子电器及仪器、机械等许多领域都可以应用。

诸如飞机的一次结构材料、二次结构材料、内装饰材料;钓具、网拍;太阳能发电版;自动门地板;赛车底盘等等都可以使用。

3结语
碳纤维属于多学科、多技术的高新技术产品,属于高能耗高附加值的新产品。

碳纤维很少直接应用,大多是经深加工制成中间产物或复合材料使用。

复合材料其广泛的应用领域使得它具有极大的开发价值,对复合材料及碳纤维的更深入研究将带来更大的价值。

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