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第113章 碳纤维材料

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碳纤维复合材料:性能卓越的先进材料

碳纤维复合材料是由碳纤维和基体材料(如树脂、金属、陶瓷等)通过一定的工艺复合而成的一种新型材料,在多个领域展现出不可替代的重要作用。

独特性能

高强度与低密度

碳纤维具有极高的强度,其拉伸强度通常是普通钢材的数倍甚至数十倍。同时,碳纤维的密度很低,使得碳纤维复合材料的比强度(强度与密度之比)远高于传统金属材料。这一特性使其在航空航天领域具有巨大优势,例如在制造飞机机翼、机身等部件时,使用碳纤维复合材料既能减轻飞机重量,降低燃油消耗,又能保证结构的强度和稳定性。

高模量与抗疲劳性

碳纤维复合材料具有较高的模量,即材料在弹性范围内抵抗变形的能力强。在反复受力的情况下,它能够保持较好的形状和性能,具有出色的抗疲劳性能。在汽车工业中,利用碳纤维复合材料制造汽车零部件,可以提高汽车的操控性能和行驶安全性,减少零部件因疲劳损坏而导致的故障。

耐腐蚀性

碳纤维本身具有良好的化学稳定性,与基体材料复合后,使得整个复合材料能够抵抗多种化学介质的侵蚀。在化工、海洋等领域,碳纤维复合材料可用于制造耐腐蚀的管道、容器等设备,大大延长了设备的使用寿命,降低了维护成本。

制造工艺

手糊成型

这是一种比较传统的成型方法,工人将碳纤维织物铺放在模具上,然后用刷子或滚筒将树脂均匀地涂抹在织物上,使树脂浸渍碳纤维,最后经过固化成型。手糊成型工艺简单,设备投资少,适合小批量生产和复杂形状制品的制造,但生产效率较低,质量稳定性较差。

树脂传递模塑(RTM)

将碳纤维织物预先铺放在模具中,然后闭合模具,通过压力将树脂注入模具内,使树脂浸润碳纤维,最后固化成型。RTM工艺能够精确控制树脂的用量和分布,制品的质量较高,可实现自动化生产,适用于中等批量的生产。

预浸料成型

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