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炭纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料
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| 發(fā)布時(shí)間：
2022/4/22 |
炭纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料
復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的單一材料，用物理或化學(xué)方法經(jīng)人工復(fù)合而成的一種材料。它通常是由高強(qiáng)度、高模量和脆性的分散相作為增強(qiáng)體，低強(qiáng)度、低模量和韌性的連續(xù)相作為基體，經(jīng)過一定的成型加工方法制成，兩種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。
纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中，作為增強(qiáng)纖維的主要有炭纖維(CF)、硼纖維(BF)、凱芙拉纖維(KF)、碳化硅纖維(SF)和氧化鋁纖維(AF)五大類型，炭纖維的性能居于五大纖維之首。目前研究的多為炭纖維增強(qiáng)各種樹脂基體的復(fù)合材料，且隨著材料的成型工藝日趨成熟其應(yīng)用領(lǐng)域也由最初的次承力結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鞒辛Y(jié)構(gòu)，在2006年完成全球適航的空客A380飛機(jī)中采用的樹脂基復(fù)合材料比例高達(dá)51％，其主要包括飛機(jī)的垂尾、機(jī)翼前緣和中央翼盒等關(guān)鍵部件。本節(jié)主要介紹炭纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的概況。
炭纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料與傳統(tǒng)金屬材料和無機(jī)非金屬材料相比，具有以下優(yōu)勢(shì)：
?、俦葟?qiáng)度和比模量高。強(qiáng)度和模量與材料的密度之比稱為材料的比強(qiáng)度和比模量，是衡量材料承載能力的指標(biāo)之一。雖然樹脂基復(fù)合材料的絕對(duì)強(qiáng)度低于金屬，但由于樹脂的密度低，所以其比強(qiáng)度、比模量要高于金屬。如炭纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的比強(qiáng)度是鈦的4．9倍，比模量是鋁的5.7倍多。
?、诰哂懈飨虍愋院涂稍O(shè)計(jì)性。金屬材料和無機(jī)非金屬材料都是各向同性的均質(zhì)材料，而纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料是各向異性的非均質(zhì)材料，因此其設(shè)計(jì)性要比金屬?gòu)?fù)雜，但可進(jìn)行優(yōu)化控制。
③良好的抗疲勞性。樹脂基復(fù)合材料中存在不同的相和界面，它們可以阻止或減緩裂紋的擴(kuò)散，從而推遲疲勞和破壞的發(fā)生。
?、芰己玫某叽绶€(wěn)定性。在各結(jié)構(gòu)材料中，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性較好。如炭纖維的熱膨脹系數(shù)非常小，樹脂基的熱膨脹系數(shù)，適于制造溫度變化較大的制件。
⑤成型工藝好?？扇我獬尚?，一次成型出整體構(gòu)件等，從而提高構(gòu)件的承載能力。
除此之外，樹脂基復(fù)合材料還具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、減振性、電性能和熱導(dǎo)率低等優(yōu)點(diǎn)。
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