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碳纤维是一种高性能的纤维材料

所属分类:行业新闻    发布时间: 2020-12-26    作者:admin
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碳纤维是一种高性能的纤维材料,结构取决于原丝结构和碳化工艺,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能,同时,碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、高比吸能(有效破坏长度内单位质量吸收的能量)等优异的综合力学性能,其质轻的特点,使其成为一种不可或缺的替代材料。在碳纤维复合材料应用领域中,对复合材料未来前景进行有效的展望是极其关键的。将碳纤维复合材料应用于汽车工业中,可以发现碳纤维复合材料的巨大应用价值;将碳纤维复合材料应用于航天航空之中,可以提高航天设备的质量;将碳纤维复合材料应用到高速动车组当中,还可以增强安全系数和质量保证,为我国的机械和材料事业的发展打下坚实的基础



1碳纤维复合材料在航天航空领域的应用


高性能碳纤维复合材料具有高比模量,高比强度,耐高温,耐腐蚀,耐磨擦以及吸收波的性能优异,隔音,隔热,易成形易加工等特性,因此与航空领域契合程度极高,满足航空领域对材料的较高要求,所以在航空领域中制造的航空发动机,卫星和航空飞行器,导弹导流罩,运载火箭导流罩,精密支撑结构件等领域中,碳纤维复合材料得到了广泛的应用。除此之外在航空领域中的光学镜体也应用了碳纤维复合材料。


据统计,民航客机例如:空客A380,波音787以及中国的C919应用高性能碳纤维的质量所占比例已经达到了20%~30%。高性能碳纤维因具有质量轻,高比强度,高比刚度等特性,在机身轻量化研究中占有..的优势地位[2] 。


航空航天领域所应用的主要碳纤维及其性能:


①聚丙烯腈基碳纤维的拉伸强度(>3000MPa),密度(1.76~1.94g/cm3),拉伸弹性模量(>207GPa);

②沥青基碳纤维的拉伸强度(1600MPa),密度(1.7g/cm3),拉伸弹性模量(379GPa);

③粘胶基碳纤维的拉伸强度(2100~2800MPa),密度(2g/cm3),拉伸弹性模量(441~552GPa)。


我国对于碳纤维复合材料的运用在航天领域发展得比较快,我国的航天器,比如火箭、卫星等使用周期短,碳纤维复合材料结构比重比较大,约占到20%,与国外的探究和运用水平达到了齐平的地步。我国对于碳纤维复合材料在航空航天领域的研究机构,主要以研究高校为主,比如,北航、南航、哈工大等,主要负责碳纤维复合材料研究应用的工作。产业化方面做得比较好的是中航复材。随着进一步发展,国家战略需求对这方面材料的不断增大,相关的民营企业也加入到碳纤维复合材料的探究和生产当中,其中有江苏桓神、四川新万兴等企业的加入,形成了激烈的市场竞争,相信碳纤维复合材料的研究和利用能够得到更好的发展

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