碳纤维力学性能论文
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究随着科学技术的不断发展，碳纤维复合材料作为新一代优良的结构材料，受到了广泛的关注。
其独特的力学性能使其在航空、航天、汽车、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能进行研究。
材料的力学性能是评价其质量的关键指标之一。
碳纤维复合材料由纤维基体和树脂基体组成，两者相互配合，使其具备高强度、高刚度、低密度等优良的力学性能。
其中，纤维基体主要由碳纤维组成，其强度和刚度是影响材料性能的关键因素之一。
在研究碳纤维复合材料的力学性能时，人们通常会关注其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面。
首先，拉伸性能是指材料在外力作用下的抗拉强度和断裂延伸率。
碳纤维本身具备很高的强度和刚度，使得复合材料在拉伸载荷下表现出较好的抗拉性能。
其次，弯曲性能是指材料在弯曲作用下的变形能力。
碳纤维复合材料的高刚度使其在承受弯曲载荷时产生较小的挠度，从而具备较好的抗弯性能。
最后，压缩性能是指材料在承受压缩力时的变形能力。
由于复合材料的低密度和高刚度，使得其在承受压缩载荷时具备出色的抗压性能。
除了上述力学性能外，碳纤维复合材料还具备疲劳性能和冲击性能等特点。
疲劳性能是指材料在多次循环荷载下的耐久性能。
由于碳纤维的高强度和良好的疲劳寿命，使得复合材料在长时间循环荷载下仍然能够保持较好的性能。
冲击性能是指材料在受到突然冲击时的抵抗外力的能力。
由于碳纤维具备较高的强度和韧性，使得复合材料具备较好的抗冲击能力。
为了进一步提高碳纤维复合材料的力学性能，人们进行了各种探索和研究。
例如，通过改变纤维的取向和层片的排列组织方式，可以提高复合材料的强度和刚度。
同时，通过改变树脂基体的成分和添加剂，可以改善复合材料的韧性和耐疲劳性能。
此外，人们还通过研究纳米材料在碳纤维复合材料中的应用，进一步改善了其力学性能。
综上所述，碳纤维复合材料具备优良的力学性能，其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面表现出色。
同时，其具备较好的疲劳性能和冲击性能。
活性碳纤维增强复合材料力学性能研究
活性碳纤维增强复合材料力学性能研究活性碳纤维增强复合材料因其独特的力学性能和优异的化学稳定性，在航空航天、汽车制造、体育器材等领域具有广泛的应用前景。
本文将从三个方面对活性碳纤维增强复合材料的力学性能进行研究：复合材料的制备工艺、力学性能测试以及影响力学性能的因素分析。
一、活性碳纤维增强复合材料的制备工艺活性碳纤维增强复合材料的制备工艺是影响其力学性能的关键因素之一。
制备工艺主要包括活性碳纤维的制备、基体材料的选择与制备、以及复合材料的成型工艺。
1.1 活性碳纤维的制备活性碳纤维的制备通常采用化学气相沉积或化学液相沉积的方法，通过在碳源气体中引入活化剂，使碳纤维表面形成微孔结构，从而提高其与基体材料的结合力。
活性碳纤维的制备工艺需要控制活化剂的种类、浓度以及沉积时间，以获得理想的微孔结构。
1.2 基体材料的选择与制备基体材料的选择对复合材料的力学性能有着直接的影响。
常用的基体材料包括环氧树脂、聚酰亚胺等热固性树脂。
基体材料的制备需要考虑其与活性碳纤维的相容性、固化温度、以及固化后的力学性能。
1.3 复合材料的成型工艺活性碳纤维增强复合材料的成型工艺包括手糊成型、真空袋压成型、热压成型等。
不同的成型工艺对复合材料的密度、孔隙率以及纤维的排列方向有着不同的影响，进而影响复合材料的力学性能。
二、活性碳纤维增强复合材料的力学性能测试力学性能测试是评价活性碳纤维增强复合材料性能的重要手段。
测试内容包括拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、冲击性能等。
2.1 拉伸性能测试拉伸性能测试可以评价复合材料的抗拉强度和断裂伸长率。
测试过程中，需要控制拉伸速率，以模拟实际使用条件下的应力-应变行为。
2.2 压缩性能测试压缩性能测试主要评价复合材料的抗压强度和压缩模量。
由于复合材料在压缩状态下容易产生层间破坏，因此压缩性能测试对复合材料的设计和应用具有重要意义。
2.3 弯曲性能测试弯曲性能测试可以评价复合材料的抗弯强度和弯曲模量。
碳纤维增强复合材料的微观结构与力学性能关系研究
碳纤维增强复合材料的微观结构与力学性能关系研究摘要：我们旨在深入探讨碳纤维增强复合材料的微观结构与力学性能之间的关系。
通过采用先进的显微结构分析技术和力学测试手段，我们系统地研究了不同微观结构下碳纤维复合材料的力学响应。
结果表明，碳纤维的分布、取向以及复合基体的性质等微观结构参数对力学性能有着显著影响。
本研究为优化碳纤维增强复合材料的设计和制备提供了深刻的理论指导。
关键词：碳纤维复合材料，微观结构，力学性能，显微分析，设计优化引言：随着碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车工业等领域的广泛应用，对其性能优化的需求日益迫切。
而微观结构是决定材料性能的重要因素之一。
在设计阶段，我们需要充分理解碳纤维复合材料微观结构与力学性能之间的关系，以便更有效地调控和提升材料性能。
在深入研究碳纤维复合材料的微观结构与力学性能之间的关系后，我们期望能够为制备高性能的碳纤维复合材料提供科学依据，推动其在各个工程领域的广泛应用。
一、碳纤维的微观分布特征碳纤维在增强复合材料中的微观分布特征直接关系到材料的力学性能和整体性能。
首先，我们将深入研究碳纤维在复合材料中的三维分布情况。
通过采用先进的显微结构分析技术，如扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），我们能够获取材料截面的高分辨图像，揭示碳纤维的分布密度、排列方式以及与基体的相互作用。
进一步地，我们将探讨碳纤维在复合材料中的层间分布。
层间分布是影响材料弯曲和剪切性能的重要因素。
通过在微观尺度上观察碳纤维在各层之间的位置关系，我们能够了解纤维在复合材料中的层间连接方式，从而为优化设计提供理论依据。
除了静态的微观分布特征，我们还将关注在不同加载条件下碳纤维的微观变形行为。
通过模拟不同应力和应变状态下的碳纤维微观变形，我们能够洞察纤维的拉伸、屈曲、扭转等变形模式，为理解复合材料的宏观性能提供微观机理的解释。
在整个讨论中，我们将引入相关的专业术语，如纤维体积分数、取向分布、截面形态等，以确保对碳纤维微观分布特征的描述准确而全面。
碳纤维增强复合材料的力学性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究随着科技的发展和人们对材料性能要求的不断提高，碳纤维增强复合材料作为一种新型材料，逐渐受到了人们的关注和研究。
碳纤维增强复合材料的优点在于具有轻质、高强和高刚性等特点，因此在航空航天、汽车和体育器材等领域得到了广泛应用。
本文将围绕碳纤维增强复合材料的力学性能展开讨论，并分析其优点与不足。
一、碳纤维增强复合材料的力学性能研究碳纤维增强复合材料是由无定形材料和纤维增强材料组成的一种粘合材料。
其力学性能是影响使用效果的重要因素。
在实际应用中，碳纤维增强复合材料的力学性能主要表现在强度、刚度、韧度和疲劳寿命等方面。
下面将对这些方面进行详细讨论。
1. 强度碳纤维增强复合材料的强度是指在外力作用下，材料发生断裂前所能承受的最大应力。
由于其结构特殊，具有纤维对外界应力的抗拉能力，因而其强度很高。
实验表明，碳纤维增强复合材料的抗拉强度约为1500 MPa。
而同样条件下的钢材和铝材抗拉强度只有400 MPa左右，而且在高温、腐蚀等恶劣环境下，铝材和钢材的强度更低，而碳纤维增强材料的强度不变，还会增加。
2. 刚度碳纤维增强复合材料的刚度是指在外界力作用下，材料抵抗形变的能力。
由于其纤维本身刚度很高，因此材料的刚度也很高。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的弹性模量约为210 GPa，而同样条件下的钢材和铝材弹性模量分别为200 GPa 和70 GPa左右。
因此，在需要使用刚度较高的场合下，碳纤维增强复合材料具有较好的应用前景。
3. 韧度碳纤维增强复合材料的韧度是指在受力时，材料离开弹性阶段到断裂之前所需要的功。
与强度和刚度不同，碳纤维增强复合材料的韧度较低。
这是由于该材料虽然具有纤维与增强材料的双重优势，但其内部结构复杂度很高，存在许多微小裂缝，因此材料整体的韧性有所下降。
实验结果表明，碳纤维增强复合材料的韧度约为25-50 kJ/m2，而同样条件下的钢材和铝材韧度分别为200 kJ/m2和10-20 kJ/m2左右。
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析
碳纤维复合材料的力学性能与应用分析第一章：引言碳纤维复合材料是一种具有优异力学性能的高强度材料。
它由碳纤维和树脂基体组成，具有密度低、刚度高、强度高、耐疲劳性好等优点。
因此，碳纤维复合材料在航空、航天、汽车、船舶等领域有着广泛的应用前景。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能及其应用进行分析和探讨，以期帮助人们更好地了解该材料。
第二章：碳纤维复合材料的力学性能2.1 碳纤维的力学性能碳纤维是碳纤维复合材料的主要组成部分，它具有很高的强度和刚度，也叫做纤维增强材料。
碳纤维的强度取决于其直径和生长方向，通常其直径小于10微米。
随着直径的减小，碳纤维的强度和刚度会增加。
碳纤维还具有很好的耐疲劳性能和耐腐蚀性能。
2.2 树脂基体的力学性能树脂基体是碳纤维复合材料的另一部分，它可以密封和固定碳纤维，还可以起到传递均匀载荷的作用。
树脂基体通常是环氧树脂或聚酰亚胺树脂。
环氧树脂具有优良的成型性能和加工性能，而聚酰亚胺树脂具有很好的耐高温性能和耐热冲击性能。
2.3 碳纤维复合材料的力学性能碳纤维复合材料的力学性能取决于碳纤维和树脂基体的性质和结构。
它的强度和刚度随纤维体积分数和方向变化而变化，而断裂韧性则取决于树脂基体的性质和结构。
碳纤维复合材料的强度和刚度往往比金属材料高，但断裂韧性较差。
第三章：碳纤维复合材料的应用3.1 航空领域碳纤维复合材料在航空领域的应用非常广泛。
它们常用于制造飞机机身、翼面和垂直尾翼等部件。
与传统金属材料相比，碳纤维复合材料具有重量轻、寿命长、耐疲劳性强等优点。
同时，碳纤维复合材料也可以降低飞机的燃油消耗和环境污染。
3.2 汽车领域汽车制造商也开始广泛地采用碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料的轻量化特性可以降低汽车的油耗和排放量，同时还可以提高汽车的性能和安全性。
如日本的丰田公司在其旗下的超级跑车“雷克萨斯LFA”中采用了大量碳纤维复合材料。
3.3 船舶领域碳纤维复合材料在船舶领域的应用也在不断增加。
碳纤维材料的力学性能分析
碳纤维材料的力学性能分析碳纤维材料作为一种轻质、高强度的材料，在工程领域中得到了广泛的应用。
为了更好地理解和评估碳纤维材料的力学性能，本文将对其力学性能进行分析。
首先，我们将从碳纤维材料的组成和制备方法入手，介绍其基本特性。
然后，我们将探讨碳纤维材料的力学性能，包括强度、刚度和韧性等方面。
最后，我们将讨论一些与碳纤维材料力学性能相关的应用案例以及未来的发展趋势。
碳纤维材料是由高强度的碳纤维束构成，这些纤维经过高温碳化和图层堆积而成。
由于其独特的结构，碳纤维材料具有轻质、高强度、高刚度等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。
其制备方法包括纺丝、碳化和热处理等过程，其中纺丝过程的质量控制对于最终碳纤维材料的力学性能至关重要。
碳纤维材料的力学性能是评估其材料强度和刚度的重要指标。
其中，强度主要指材料在受力情况下的抗拉、抗压和剪切能力。
碳纤维材料具有高强度的优势，其抗拉强度甚至可以超过传统金属材料。
这种高强度使得碳纤维材料能够承受更大的力，并在结构上实现重量的减轻。
此外，碳纤维材料还具有优异的刚度，即在材料受力时的变形能力。
这种刚度可保证结构的稳定性和刚性，能够抵御外部振动和冲击。
除了强度和刚度外，碳纤维材料的韧性也是力学性能的重要指标。
韧性反映了材料在受力情况下的塑性变形能力和破坏行为。
碳纤维材料具有较高的韧性，可以经受一定程度的撞击和冲击加载而不发生破坏。
这种韧性使得碳纤维材料在航空航天领域中应用广泛，能够更好地保护飞行器和航天器的安全。
在实际应用中，碳纤维材料的力学性能对于设计和优化结构起着重要的作用。
例如，在汽车领域，采用碳纤维复合材料可以减少车身重量，提高燃油效率和行驶性能。
而在航空航天领域，碳纤维材料的轻质和高强度使得飞机和航天器拥有更高的速度和更远的航程。
未来，碳纤维材料在力学性能方面的发展趋势在于提高其强度、刚度和韧性。
其中，提高碳纤维纤维的质量和纤维束的制备工艺是关键。
此外，将碳纤维材料与其他材料进行复合也是未来的发展方向，以进一步提高结构的力学性能和多功能性。
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析
碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟分析引言：碳纤维增强复合材料是一种重要的结构材料，具有高强度、低密度和优异的耐腐蚀性能。
为了更好地理解和预测这种材料的力学性能，有限元模拟成为一种有效的工具。
本文将探讨碳纤维增强复合材料的力学性能及其有限元模拟分析方法。
1. 碳纤维增强复合材料的力学性能碳纤维增强复合材料由碳纤维和基体材料组成，具有独特的力学性能。
首先，碳纤维的高强度和高模量使得复合材料具有出色的抗拉强度和刚度。
其次，由于碳纤维和基体的界面结合紧密，复合材料还表现出较好的层间剪切性能。
此外，碳纤维增强复合材料的疲劳强度和耐冲击性也远远优于传统金属材料。
2. 有限元模拟在力学性能分析中的应用有限元模拟是一种计算方法，通过将复杂结构离散为数学模型，基于力学原理求解结构的应力和变形分布。
在碳纤维增强复合材料力学性能分析中，有限元模拟被广泛应用。
首先，可以通过有限元模拟研究复合材料在静力载荷下的应力分布和应变响应，从而评估其强度和刚度。
其次，有限元模拟还可以模拟在动力载荷下复合材料的疲劳寿命和冲击行为，并优化复合材料的设计和性能。
3. 有限元模拟参数的选择在进行碳纤维增强复合材料力学性能的有限元模拟时，需要选择合适的模拟参数。
首先，应选择适当的网格划分，以保证模型几何形状和表面质量的准确性。
其次，需要确定材料的力学性能参数，如弹性模量、剪切模量和层间剪切强度等。
对于复合材料的层间剪切强度，通常需要进行微观结构分析以获取准确的数值。
此外，外界加载条件（如温度、湿度等）也需要考虑进来以获得可靠的模拟结果。
4. 有限元模拟分析的挑战和进展尽管有限元模拟在碳纤维增强复合材料力学性能分析中具有重要的应用前景，但仍面临一些挑战。
首先，材料的非线性和各向异性使得模拟计算的复杂度增加。
其次，复合材料的失效机制与金属材料有所不同，需要改进模型和算法以准确地预测结构破坏行为。
此外，对于复合材料的疲劳和寿命预测，还需要开展更多的试验和验证以提高模拟的准确性。
碳纤维材料的性能
碳纤维材料的性能第一篇：碳纤维材料的性能碳纤维材料的性能及应用摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。
关键词：碳纤维性能应用 0引言碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。
以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。
若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。
随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。
1碳纤维材料1.1何为碳纤维材料碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。
碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。
聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。
用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、信息产业等工业领域。
1.2碳纤维的特点碳纤维是纤维状的碳材料, 由有机纤维原丝在1 000 以上的高温下碳化形成, 且含碳量在90%以上的高性能纤维材料。
碳纤维材料的化学与力学性质研究
碳纤维材料的化学与力学性质研究碳纤维材料是一种由石墨化纤维组成的类似于金属的材料，通常被制成纤维或薄片状。
碳纤维具有出色的机械、热学和化学性能，因此在航空、汽车、船舶、运动器材等领域得到了广泛应用。
本文将从碳纤维的原理及其化学和力学性质方面进行分析和讨论。
一、碳纤维的原理碳纤维是一种基于有机高分子材料增强的复合材料。
它的制备过程通常包括两步：首先是根据所需性能确定聚合物树脂基体和增强材料的种类和成分，然后通过化学或物理方法将它们组合在一起。
该过程的关键是增强材料的质量和方向性，对于碳纤维来说，它由石墨化的纤维组成，形态呈长条或带状，其直径在0.005毫米左右，长度可达几千米。
这种纤维的直径比人的头发还要小，但它的力学性能却非常出色，是复合材料中强度最高的。
二、碳纤维的化学性质碳纤维具有优良的化学稳定性和高温稳定性，其热分解温度可达到2800摄氏度以上，甚至更高。
这为其在高温环境下使用提供了优越的条件。
此外，碳纤维还有很好的耐酸、耐碱、耐腐蚀性能，能够在强酸、强碱环境下稳定存在。
另外，碳纤维还能够抵御辐射，给宇航员的太空活动提供了强大的保护。
三、碳纤维的力学性质碳纤维的力学性能取决于制备过程中纤维的方向性和配向度。
为了使碳纤维具有优越的强度和刚度，通常会将其聚合成束，然后加热使其经过石墨化处理。
经过处理后的碳纤维在纤维方向上的强度非常高，可达到几千兆帕斯卡，同时其弹性模量也非常高，可以达到数十万兆帕斯卡。
这使得碳纤维非常适合用于制造高强度、轻量化、耐高温的结构部件，比如飞机上的强度构件、F1赛车上的车架、高尔夫球杆和网球拍等运动器材。
四、碳纤维的局限性虽然碳纤维具有出色的化学和力学性能，但其与常规金属材料相比，仍存在一些局限性。
一方面是碳纤维的成本高昂，导致其在低成本领域的应用受到限制；另一方面是碳纤维的断裂韧性相对较差，易于出现微裂纹和断裂的问题。
因此其在某些要求高韧性和抗击穿性能的领域，如船舶制造和航空器起落架等领域的应用还相对较少。
碳纤维增强复合材料的力学性能研究
碳纤维增强复合材料的力学性能研究碳纤维增强复合材料，这玩意儿听起来是不是特别高大上？其实啊，在咱们日常生活里，它的身影也越来越常见啦。
我先跟您唠唠我自己的一次经历。
有一回我去参观一个高科技工厂，在那车间里，我看到了一堆正在加工的碳纤维增强复合材料的零部件。
那时候我就特别好奇，凑近了仔细观察。
这材料的表面特别光滑，还带着一种神秘的光泽，就好像是未来世界的产物。
咱们言归正传，来说说碳纤维增强复合材料的力学性能。
这力学性能啊，简单来说，就是它能承受多大的力，多强的压力，还有在不同条件下会有啥样的表现。
先说说它的强度。
碳纤维增强复合材料的强度那可真是相当厉害！打个比方，如果普通材料像是个身体虚弱的小孩，稍微使点劲儿就累得不行，那碳纤维增强复合材料就是个超级大力士，能扛起特别重的东西还不喊累。
这是因为碳纤维本身就具有很高的强度，再加上合理的复合工艺，让它们强强联手，变得坚不可摧。
再讲讲它的刚度。
这刚度就好比一个人的脊梁骨，要是太软了，就容易弯腰驼背。
碳纤维增强复合材料的刚度那也是相当出色，不容易变形。
您想想，要是飞机翅膀用了这种材料，在高速飞行的时候还能保持稳定的形状，不会因为空气的压力就随便扭曲。
还有它的韧性。
碳纤维增强复合材料可不是那种一折就断的“脆骨头”，而是有着良好的韧性。
就像咱们平时折树枝，有的一折就断，有的能弯来弯去不断裂，碳纤维增强复合材料就属于后者。
这意味着它在受到冲击的时候，能够吸收能量，而不是一下子就崩溃。
它的疲劳性能也值得一提。
您知道吗，就像咱们人干活久了会累，材料在反复受力的情况下也会“疲劳”。
但碳纤维增强复合材料在这方面表现不错，能经受住长时间的反复折腾，不容易出问题。
在实际应用中，碳纤维增强复合材料的力学性能优势可发挥了大作用。
比如说汽车制造，用了这种材料可以让车子更轻、更坚固，跑得更快还更省油。
还有体育用品，像高档的自行车、网球拍，用了它能提升性能，让运动员们如虎添翼。
不过，碳纤维增强复合材料也不是完美无缺的。
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究碳纤维复合材料作为一种新型材料，由于其具有优异的力学性能而受到广泛关注。
其力学性能主要由材料本身的组分和制备工艺所决定，因此对碳纤维复合材料的力学性能进行深入研究具有重要意义。
本文重点从材料的组分和制备工艺两方面探讨了碳纤维复合材料的力学性能研究。
一、碳纤维复合材料的组分对力学性能的影响碳纤维是一种高强度、高模量、低密度的纤维材料，其与树脂、金属等材料复合可以形成具有优异力学性能的复合材料。
因此，碳纤维是碳纤维复合材料中最为重要的组分之一。
1.碳纤维碳纤维的纤维结构具有高度的有序性和结晶性，因此其力学性能十分优异。
碳纤维的强度、模量、韧性等因其晶格结构、纤维取向及加工工艺等因素而发生变化。
纤维晶格结构的完整性、纤维的取向度、纤维的径向外表面结构的缺陷等因素都会影响其断裂机制和力学性能。
2.树脂基体碳纤维复合材料中树脂基体一般采用环氧树脂、聚酰亚胺等高强度树脂。
树脂基体的性能与其化学特性、韧性等性能有关。
韧性指材料在断裂前承受塑性变形的能力，其取决于树脂分子的交联程度、分子链的粘度、分子基团的取向等多方面因素。
二、制备工艺对碳纤维复合材料的力学性能的影响制备工艺对碳纤维复合材料的力学性能影响非常大，特别是在复合界面处的影响尤为显著。
1.预处理工艺预处理工艺是指在材料的成型之前对碳纤维进行的处理，包括氧化、清洁、增强等。
预处理工艺往往会改变纤维表面结构和化学性质，降低复合件中纤维与基体之间的界面黏附强度，从而影响碳纤维复合材料的力学性能。
2.复合工艺复合工艺是指制备碳纤维复合材料时的成型方式和条件，包括层压成型、自动化制造等。
该工艺对成型质量及复合材料界面合抱力度的影响极大。
因此，复合工艺的影响应被充分考虑。
3.表面处理工艺在新一代碳纤维复合材料中，表面处理工艺尤为重要。
表面处理工艺可以增强复合件表面的润湿性和附着力，提高复合材料的界面黏附能力，增强其抗拉、抗剪、抗压、硬度等性能。
碳纤维结构的力学特性研究
碳纤维结构的力学特性研究第一章绪论碳纤维是一种高性能复合材料，由于其高强度、高模量、低密度等优点，被广泛应用于航空、航天、军工、体育用品等领域。
而研究碳纤维结构的力学特性是提高其应用性能的关键之一。
在本章中，我们将介绍碳纤维的组成结构、力学特性的意义以及研究碳纤维结构力学特性的意义。
第二章碳纤维的组成结构成纤维的基本成分为纤维素和木质素，在氧化作用下，木材中的纤维素和木质素得到了分解，形成了碳纤维。
碳纤维由数百到数千根碳纤维单体在一定方向上串联而成，纤维之间由树脂或其他复合材料连接。
碳纤维还可以根据纤维的形状分为细丝和长丝两种，细丝是由单个碳纤维单元组成的，是碳纤维的基本组成部分，而长丝则是多根细丝通过纵向拉伸形成的。
第三章碳纤维的力学特性意义碳纤维具有优异的力学特性，其强度和模量分别达到了普通钢的6-12倍和2-4倍。
碳纤维力学特性的研究对于提高碳纤维材料的性能具有重要意义。
首先，了解碳纤维的力学性能可以帮助我们对其选择和应用做出更加合理的决策。
其次，了解碳纤维的力学性能可以为纤维复合材料的设计提供重要的依据。
最重要的是，通过分析碳纤维的力学性能，可以为材料的改进提供有益的指导。
第四章碳纤维结构的力学特性研究方法研究碳纤维的力学特性，需要有一套完整的实验方法和理论分析方法。
目前，常用的方法主要有以下几种：一是拉伸实验，通过加载和在负载下拉伸样品，可以得到样品的应力-应变曲线，从而得到材料的力学性能参数。
二是压缩实验，将碳纤维样品压缩为柱状，加载后得到材料的弹性模量和强度等参数。
三是剪切实验，加载和剪切样品可以得到样品的剪切应力-剪切应变曲线，从而得到材料在剪切状态下的性能参数。
四是微观结构分析，通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等技术，可以对碳纤维的微观结构进行分析。
第五章碳纤维结构的力学特性研究实例在本章中，我们将以拉伸实验为例，介绍碳纤维结构力学特性的研究过程。
首先，选择不同方向的碳纤维样品进行拉伸实验，得到应力-应变曲线。
碳纤维复合材料论文
碳纤维复合材料论文第一篇：碳纤维复合材料论文碳纤维复合材料摘要一、碳纤维复合材料的概况二、碳纤维复合材料的结构三、碳纤维复合材料的用途四、碳纤维复合材料的优势五、碳纤维的产业六、结论1、概况在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。
自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。
下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。
2、结构碳纤维主要是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、耐摩擦、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。
碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。
3、用途碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。
碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。
碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。
随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。
碳纤维论文
论述碳纤维的制造技术及在航天发射领域的应用王晓刚200905731.摘要:碳纤维是一种力学性能优异的新材，在过去的二三十年里得到广泛的研究。
其含碳量在90%以上，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。
特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。
此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性、纺织加工性均优良等。
因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能，被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。
关键词:碳纤维,制造,航天领域,应用2.碳纤维的制造2.1发展历程碳纤维主要是由沥青、人造丝和聚丙烯腈为主要原料而制造的，目前结构材料中主要使用PAN碳纤维。
1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制粘胶基碳纤维。
1959年，最早上市的粘胶基碳纤维Thornel-25就是美国联合碳化物公司(UCC)的产品。
与此同时，日本研究人员也在1959年发明了用聚丙烯腈(PAN)基原丝制造碳纤维的新方法。
在此基础上，英国皇家航空研究院开发出了制造高性能PAN基碳纤维的技术流程，使其发展驶入了快车道，PAN基碳纤维成为当前碳纤维工业的主流，产量占世界总产量的90%左右。
20世纪70年代中期，UCC在美国空军和海军的资金支持下，研发高性能中间相沥青基碳纤维；1975年研发成功Thornel P-55(P-55)，在1980～1982年之间，又研发成功P-75、P-100和P-120，年产量为230t。
P-120的模最高达965GPa，是理论值的94%，热导率是铜的1.6倍，线膨胀系数仅为-1.33×10-6/K，且在375℃空气中加热1000h仅失重0.3%~1.0%，显示出优异的抗氧化性能。
它们已广泛用于火箭喷管、导弹鼻锥、卫星构件、舰艇材料等方面。
碳纤维复合材料的力学性能分析
碳纤维复合材料的力学性能分析碳纤维复合材料（CFRP）是一种高强度、高刚度、轻量化的材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域。
CFRP的力学性能是其能够取代传统材料的主要原因之一。
因此，了解CFRP的力学性能对于材料设计和工程应用具有重要意义。
本文将对CFRP的力学性能进行分析。
强度和刚度CFRP的强度和刚度是其最突出的特点之一。
CFRP的强度通常由其短纤维或连续纤维的拉伸强度决定。
CFRP的刚度则由其纤维的弹性模量决定。
与钢铁等传统材料相比，CFRP的强度和刚度要高得多，可以承受更高的载荷和应变。
然而，CFRP的强度和刚度并不是固定不变的。
它们受到许多因素的影响，包括纤维类型、纤维排列方式、树脂基质的亲合性等。
例如，使用高强度的碳纤维可以显著提高CFRP的强度和刚度。
采用不同的纤维排列方式可以达到不同的性能指标。
因此，在CFRP的制备过程中，必须根据具体应用场景进行材料设计和工艺优化，以实现最佳的性能表现。
疲劳性能疲劳性能是材料在交替载荷作用下的耐久性能，也是CFRP力学性能评价的重要指标之一。
CFRP在疲劳加载的过程中，往往会发生纤维疲劳断裂、界面开裂、树脂基质变形等现象，导致材料性能下降。
因此，疲劳性能的评估需要考虑材料的蠕变、断裂、疲劳裂纹扩展等方面的影响。
近年来，许多研究已经针对CFRP的疲劳性能进行了深入探究。
这些研究结果表明，通过优化材料设计和工艺参数，可以显著改善CFRP的疲劳强度和寿命。
例如，采用更好的纤维预处理和树脂固化技术可以减少裂纹的产生和扩展，从而使CFRP的疲劳寿命延长。
应力分布和损伤在CFRP的应用过程中，由于受到复杂的力学载荷作用，会产生应力集中和局部应变增大的现象，这可能会导致材料损坏和失效。
因此，了解CFRP的应力分布和损伤特征对于材料设计和应用具有重要意义。
CFRP的应力分布和损伤部位通常受到材料组分、表面处理、结构制备等因素的影响。
通过采用力学测试、光学显微镜、扫描电镜等手段，可以对CFRP的应力分布和损伤机制进行更为详细的分析。
碳纤维_论文
碳纤维在航空航天中的应用摘要:碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
本文将针对碳纤维的结构、性能、制备方法及其在航空航天中的应用介绍。
引言20世纪纳米科技取得了重大发展，而纳米材料是纳米技术的基础，碳纤维是一种比强度比钢大，比重比铝轻的材料，它在力学，电学，热学等方面有许多特殊性能，碳纤维的强度比玻璃钢的强度高；同时它还具有优异的导电、抗磁化、耐高温和耐化学侵蚀的性能，被认为是综合性能最好的先进材料，因此它在各个领域中的应用推广非常迅速。
在近代工业中，特别是在航空航天中起着十分重要的作用。
1.碳纤维的概念碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。
2.碳纤维的结构碳纤维的结构决定于原丝结构和炭化工艺。
对有机纤维进行预氧化、炭化等工艺处理，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。
在碳纤维形成过程中，随着原丝的不同，质量损失可达10~80％，形成了各种微小的缺陷。
但无论用哪种材料，高模量的碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行的取向。
用x一射线、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。
碳纤维呈现乱层石墨结构。
在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳纤维的二级结构单元。
层片之间的距离叫面间距d，由石墨微晶再组成原纤维，其直径为50nm左右，长度为数百nm，这是纤维的三级结构单元。
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究引言碳纤维复合材料（CFRP）自问世以来，在航空、航天、汽车、体育器材等领域均有较广泛的应用。
其具有轻质、高强度、高刚度、高温耐性、腐蚀性能好等优点。
在对其力学性能的研究中，主要围绕着弯曲、剪切、拉伸、冲击等方面展开，本文旨在对其力学性能的研究进行综述。
一、弯曲性能弯曲强度、弯曲刚度、屈曲载荷、屈曲长度和剩余弯曲强度是衡量CFRP弯曲性能的重要指标。
其中弯曲强度和弯曲刚度是反映其抵御外力弯曲变形的能力的重要参数。
实验研究表明，CFRP的弯曲强度随着纤维体积分数的增加而增大，说明纤维体积分数对CFRP的弯曲强度具有重要影响。
在加工过程中，应掌握好合适的纤维取向角度，以获得最佳的弯曲性能。
二、剪切性能剪切强度、剪切模量和取向角度等参数是评价CFRP剪切性能的关键指标。
剪切强度是衡量材料抗剪切载荷能力的重要参数，其大小取决于材料的组成、钢纤维扭角以及纤维的排布方式等因素。
CFRP的剪切模量一般都接近于它的纵向模量，而且这两者之间的差异随着纤维取向角度的变化而减小。
因此，在工程应用的过程中，应根据具体情况来选择合适的剪切方向以获得最佳的剪切性能。
三、拉伸性能拉伸强度是衡量CFRP拉伸性能的最重要指标，它受到纤维体积分数、纤维强度、纤维取向角度等因素的影响。
CFRP的拉伸强度一般都较高，但其拉伸模量较低。
其原因在于，CFRP的拉伸模量主要受到纤维取向的影响。
当纤维取向与外力载荷方向垂直时，CFRP的拉伸模量最低，而当纤维取向与外力载荷方向平行时，CFRP的拉伸模量最高。
四、冲击性能冲击强度和弹性塑性减缓均是衡量CFRP冲击性能的重要指标，其反映了材料在受到冲击载荷时产生的损伤程度。
CFRP的冲击强度随纤维体积分数的增加而增大，而随纤维强度的增加而减小。
同时，CFRP的弹性塑性减缓与其矩阵的塑性变形有关。
在工程应用中，一般采用合适的树脂体系和纤维阻尼材料，以优化CFRP的冲击性能。
碳纤维增强复合材料力学性能分析
碳纤维增强复合材料力学性能分析随着科技的发展，碳纤维增强复合材料已经成为了一种具有很高应用价值的材料。
它具有轻质、高强度、高刚度、耐腐蚀等优点，在航空、汽车、船舶、建筑等领域得到了广泛应用。
本文将从力学性能的角度出发，对碳纤维增强复合材料的力学性能进行分析。
1. 弹性模量和刚度弹性模量和刚度是材料力学性能的重要指标之一，也是衡量碳纤维增强复合材料力学性能的重要指标。
碳纤维增强复合材料具有很高的弹性模量和刚度，这是由其几何结构的特殊性质决定的。
碳纤维增强复合材料具有层板结构，其中碳纤维纵向排列，树脂材料覆盖其中。
由于碳纤维具有很高的强度和刚度，所以整个材料具有很高的弹性模量和刚度。
此外，碳纤维增强复合材料的制造过程中可以调整不同层之间的布层方式和厚度，可以进一步调整其弹性模量和刚度。
2. 抗拉强度和疲劳性能抗拉强度和疲劳性能也是衡量材料力学性能的重要指标之一。
碳纤维增强复合材料在静态负载下具有很高的抗拉强度，主要是由于碳纤维具有很高的强度。
此外，碳纤维增强复合材料还具有良好的疲劳性能，这主要是由于树脂材料可以很好地分散和吸收碳纤维的应力。
需要注意的是，碳纤维增强复合材料在受到局部冲击或者剪切力时，容易发生开裂和破坏。
这是由于碳纤维增强复合材料的层板结构，导致材料在不同方向的强度和刚度差异很大。
因此，在设计碳纤维增强复合材料元件时，需要考虑到它在受到不同方向应力时的响应。
3. 热膨胀系数热膨胀系数是材料在温度变化过程中尺寸变化的指标，也是衡量材料力学性能的重要参数之一。
碳纤维增强复合材料具有很小的热膨胀系数，这是由其特殊的结构和低热导率决定的。
这使得碳纤维增强复合材料在高温环境下具有很好的稳定性，可以在高温环境下进行长时间的使用。
4. 可加工性可加工性是材料工程设计中需要考虑到的重要指标之一。
碳纤维增强复合材料的可加工性相对较差，主要是由于其结构的特殊性质所导致的。
在加工过程中，碳纤维易断，切削困难，而且材料的几何形状和尺寸难以控制。
汽车碳纤维复合材料的力学性能研究
汽车碳纤维复合材料的力学性能研究在当今的汽车工业中，碳纤维复合材料被广泛地应用于很多零部件的制造中，其原因在于碳纤维复合材料具有高强度、高模量、低密度、耐疲劳等优良的力学性能。
然而，由于复合材料的制作过程复杂，不同类型的复合材料之间也存在着各自的特点和优缺点，在实际应用中需要更加深入地研究不同类型的碳纤维复合材料的力学性能。
本文就汽车碳纤维复合材料的力学性能研究展开深入探究。
一、碳纤维复合材料基本结构和力学性能特点碳纤维材料是一种由在聚合物基质中以纤维形式集成成的高强材料。
其主要的组成成分是碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）和树脂基体（Resin）。
在碳纤维复合材料的制作中，首先是将成束的碳纤维和涂有树脂基体的玻璃布打捆收集起来，加压成型，然后再通过高温固化的方式形成一整块复合材料。
碳纤维复合材料具有优异的力学性能特点，其强度和模量分别是钢材的6～10倍和2.5倍，比铝材还要轻40%～60%。
与此同时，碳纤维复合材料具有很高的耐疲劳性能，抗缩减性和抗裂纹扩展性也都很优良。
而由于其制作工艺的复杂性和成本较高，碳纤维复合材料在汽车工业中的应用仍然受到了一些限制。
二、碳纤维复合材料力学性能的研究现状在国内外大量的实验研究中，碳纤维复合材料的力学性能一直是研究人员关注和探究的重点。
现在主要有以下几个方向的研究：1.力学性能测试力学性能测试是研究碳纤维复合材料性能的重要手段。
在实验研究中常用的测试方法包括拉伸、压缩、弯曲、剪切等。
通过这些实验，可以获得复合材料的机械强度、模量、断裂韧性等性能参数，为制造和设计零部件提供依据。
2.设计和制造在碳纤维复合材料的制造中，需要综合考虑材料机械性能、结构设计、工艺流程、制造工序等多个因素。
因此，通过对碳纤维复合材料的研究，可以提高材料的性能和制造工艺，优化零部件的设计和制造方案，进一步拓展碳纤维复合材料在汽车工业中的应用范围。
3.力学性能分析模型的建立通过建立合理的碳纤维复合材料力学性能分析模型，可以更加精确地预测材料的力学性能和破坏行为。
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本科毕业论文论文题目：PAN基碳纤维碳酸氢铵电解氧化表面处理研究姓名：翟姣姣学号：20140073110院（系、部）：化学工程与生物技术学院专业：化学班级：2014级化接本指导教师：臧红霞副教授完成时间：2016 年 4 月摘要PAN基碳纤维是指化学组成中碳元素质量分数在90%以上的纤维材料，是利用各种有机纤维在惰性气体中，经过低温氧化、低温碳化及高温碳化而制的。
为了得到高性能碳纤维需进行表面处理，表面处理是高性能碳纤维制备的重要环节之一。
本文主要以5%的碳酸氢铵溶液为电解液，采用阳极氧化对PAN基碳纤维表面进行氧化处理，通过对碳纤维改性前后层间剪切强度、拉伸强度等力学性能进行对比分析，分别探讨了在恒流模式下调节电解电压和恒压模式下调节电解温度对PAN基碳纤维力学性能的影响。
结果表明：在阳极氧化过程中随着电压强度的提高，碳纤维的拉伸强度、层间剪切强度呈现先上升后下降的趋势。
随着温度的不断提高，碳纤维的拉伸强度呈现先下降后上升再下降的趋势、层间剪切强度呈逐步增大的趋势。
关键词：PAN基碳纤维；表面处理；电化学氧化；力学分析AbstractPAN based carbon fiber is a fiber material in more than 90% of the mass fraction of carbon in the chemical composition,it is the use of various kind of organic fibers in an inert gas, after oxidation at low temperature, low temperature and high temperature carbonization and system.In order to get high-performance carbon fiber need to surface treatment, surface treatment is one of the important links of the preparation of high carbon fiber. In this paper, with5% of the ammonium bicarbonate solution as the electrolyte,oxidation on the surface of PAN based carbon fibers and oxidation treatment, through carries on the contrast analysis of carbon fiber before and after modification interlaminar shear strength, tensile strength and other mechanical properties were analyzed,in the constant, discussed under the mode of constant current and constant voltage electrolysis voltage mode electrolytic temperature on mechanical properties of PAN based carbon fiber effect.The results showed that with the increase of the voltage in the process of anodic oxidation,carbon fiber tensile strength,shear strength between the layers of first after rising downward trend.With the constant improvement of the temperature,the tensile strength of carbon fiber,showed a trend of rise and fall after the first drop,interlayer shear strength have been gradually increasing trend.With the increase of temperature,the tensile strength of carbon fibers showed a trend solid content properly.Keywords: pan-based carbon fiber；surface treatment；electrochemical oxidation；Mechanics analysis目录前言 (1)1实验部分 (1)1.1原材料及试剂 (1)1.2仪器 (1)1.3PAN基碳纤维的生产 (1)1.4复合材料的制备 (2)2性能测试 (3)2.1线密度 (3)2.2体密度 (3)2.3碳纤维拉伸强度测试 (3)2.4层间剪切强度(ILSS)测试 (3)3.结果与讨论 (4)3.1电解电压对碳纤维拉伸强度的影响 (4)3.2电解电压对碳纤维层间剪切强度(ILSS)的影响 (5)3.3温度对碳纤维拉伸强度的影响 (5)3.4温度对碳纤维层间剪切强度(ILSS)的影响 (6)4.结论 (7)参考文献 (8)谢辞 (9)前言PAN基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等一系列优异性能，广泛用于军工和民用领域[1-2]。
未经表面处理的碳纤维活性比表面积小、表面能低、与树脂界面粘合不好而影响其力学性能发挥等问题，为了使碳纤维能够得到较高的力学性能需要对其表面进行改性，能有效的改善上述一系列的问题[3] 。
目前PAN基碳纤维表面改性主要有阳极电化学氧化法、臭氧氧化处理、气液双效氧化法处理、表面涂层处理等方法，其中阳极电化学氧化法得到了广泛的工业应用，该方法工艺简单且对环境无污染，兼具对设备无损伤且后续干燥过程中易于氧化分解等优点，是最具有实用价值的一种碳纤维表面处理方法。
本文主要以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极，碳酸氢铵为电解质，通过在恒流模式下调节电解电压以及在恒压模式下调节电解温度，对碳纤维阳极进行表面氧化处理，利用微机控制电子万能试验机测定碳纤维的拉伸强度和层间剪切强度，对碳纤维电解前后的力学性能进行了对比分析。
1实验部分1.1原材料及试剂PAN基碳纤维(吉林，规格12k )；电解质为5%的碳酸氢铵(分析纯，北京世纪红星化工有限公司)；环氧树脂(WSR6101(E-44)环氧，南通星辰合成材料有限公司生产)；三乙烯四胺(分析纯，天津市致远化学试剂有限公司)。
1.2仪器阳极电解氧化表面处理装置(中国邯郸硅谷新材料有限公司自行设计)；微机控制电子万能试验机(WDW-10型，济南新时代试金仪器有限公司生产)；WYK-24V300A直流稳压电源；电热鼓风干燥箱(天津市华北实验仪器有限公司)；FA1004B电子天平(上海精密科学仪器)；密度计(北京首科实华公司生产)；加载装置(济南新时代试金仪器有限公司生产)。
1.3PAN基碳纤维的生产1.3.1碳纤维生产流程碳纤维生产流程如图1所示。
图1 碳纤维生产工艺简图PAN原丝经过预氧化，制得的预氧丝又称预氧化纤维；原丝从低到高经过预氧化炉颜色变化从白色→深黄→褐色→黑色。
在碳化阶段保护气多用高纯氮气，在石墨化时多用高纯氩气。
这些保护性气体使炉内保持正压，带走副产物，促进碳化反应的进行。
聚丙烯腈原丝的缺陷在炭化阶段影响很大，原丝的外部缺陷在低温炭化时就表现出来，而原丝的内部缺陷在高温碳化时表现明显。
在氮气或氩气的保护下，碳纤维经过进一步高温处理，得到石墨纤维。
随着辊轮石墨纤维经过电解槽，在电解槽中对PAN基碳纤维表面进行阳极氧化处理。
采用高纯去离子水进行水洗，清洗纤维表面残留的电解液，烘干后上浆，使碳纤维表面生成一层保护膜，再进行第二次烘干，制得改性碳纤维。
1.3.2 PAN基碳纤维的阳极氧化表面处理在电解槽中，碳纤维作为阳极，浸在电解液中的碳电极充当阴极，电解液中的含氧阴离子在电场作用下向碳纤维移动，并在其表面发生氧化反应生成新生态氧，生成羟基、羧基、羰基等含氧基团，同时碳纤维表面也会受到一定程度的刻蚀，产生了孔洞和沟槽，形成一定的粗糙度，从而增加了纤维与机体间的机械锲合作用，发生的反应如下[4]:C(固)+ OH- →C(固)OH(吸附)+e- （1-1）4C(固)OH(吸附) →4C(固)+2H2O+O2 （1-2）碳纤维表面电解装置如图2所示, 碳纤维在恒定速度下(2m/min)依次经过电解槽和水洗槽，电解槽中为质量分数5%的碳酸氢铵水溶液，水洗槽内为去离子水，以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极，对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理[5-7]。
在恒定电解槽的温度为30℃的条件下，调整电解电压分别为2V、4V、8V、12V、15V，对PAN基碳纤维进行表面处理，经清洗、干燥、表面上胶、干燥、收卷得到表面处理后的碳纤维。
在恒定电解电压在12V的条件下，通过调整电解温度分别为20℃、30℃、40℃、50℃，来实现氧化过程的控制，然后再经清洗、干燥、表面上胶、干燥、收卷得到表面处理后的碳纤维。
1.4复合材料的制备1.4.1拉伸强度复合材料的制备将环氧树脂、三乙烯四胺、丙酮以10：1：10的质量比配成基体树脂，混合均匀后充分搅拌使碳纤维以恒定的速度经过基体树脂。
制备方法如下：首先将经过基体树脂的碳纤维束一端系于金属架顶端之杆，以耐高温胶带黏贴防止碳纤维滑落。
将另一端打结后以砝码悬挂使其产生张力(每条碳纤维悬挂一个)，每股约留1.5cm 间距避免干扰作业。
然后将烘箱温度设定为40℃，烘15分钟，让丙酮充分挥发，再将烘箱温度调至130℃，烘干1小时使纤维得到硬化，即可制得碳纤维复合材料样品。
1.4.2层间剪切强度复合材料的制备将环氧树脂、三乙烯四胺以10：1：10的质量比配成基体树脂，混合均匀后使碳纤维与树脂充分浸润均匀的涂覆在碳纤维表面上，将涂覆好树脂的碳纤维放入模具中压制成型，然后将烘箱温度设定为40℃，烘15分钟，让丙酮充分挥发并在200℃下固化1h ，制成碳纤维增强树脂复合材料样条。
2性能测试2.1线密度取上述复合材料分别剪裁为1m 长的样品，打成小结后放入全自动电子天平上称量，称出来的质量就是样品的线密度(ρL ，g/m)，记录数据。
2.2体密度以无水乙醇为溶剂，采用浮沉法测定样品的体密度。