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碳纤维的复合材料有哪些应用

日期:2014-08-12 16:35阅读次数:
  普通碳-石墨制品的脆性,是碳素材料的最大弱点。多年来人们为提高碳素制品的可挠性和机械强度,进行了广泛深入的研究。从20世纪60年代初期开始发展起来的碳纤维及其复合材料,由于具有很高的比强度、比刚度等优异特性,在工程应用上越来越受到重视。
 
碳纤维管
(图示:碳纤维管)
 
  碳纤维系采用天然纤维或人造纤维在一定条件下经加工和碳化而成。如果用来制造复合材料,则碳纤维还要经过一系列表面处理。由于聚丙烯腈合成纤维含碳量高,工业上普遍用它作原料。原料丝首先利用一般纺织机械将纤维丝束整成卷,或拉成无纬布。为了提高碳纤维的强度和弹性模量,常常在碳化之前先经预氧化,预氧化是在预氧化炉中于210-230℃高温下进行的。预氧化可以加速聚丙烯腈分子形成环链的芳香结构,使分子间牢固地结合在一起。然后在非氧化性气纸中于1000-1100℃的高温下进行碳化,如果最终希望得到石墨化纤维,则需进一步在2500-3000℃下经过石墨化处理。
 
  碳纤维与普通碳-石墨制品一样,具有优良的耐热和耐腐蚀性能,但导热性却保持了原料纤维的特点,比较低。因此,常将碳纤维织成碳布或碳毡用作感应炉和电阻炉的热屏蔽材料。石墨化的纤维则有较高的导热率,作为发热元件可以在真空或惰性气体炉内用到2500℃。石墨化纤维编织成石墨纱经聚四氟乙烯浸渍,用于输送腐蚀性介质的化工泵的城料密封,不仅有良好的密封性,且使用寿命长。
 
  碳纤维复合材料有碳纤维/树脂、碳纤维/金属、碳纤维/碳等各种制品,其中以碳纤维增强树脂的复合材料应用最多。玻璃纤维的比强度与碳纤维差不多,但比刚度却低很多。显然,碳纤维/树脂复合材料比玻璃钢有更优越的性能.目前碳纤维复合材料在航空工业上已得到广泛应用,在汽车工业、原子能工业中亦逐步扩大使用范围。利用这种材料的高比强度、高比刚度和优异的耐蚀性,用作化工机械的高速回转件如离心机转鼓、泵的叶轮或压力容器等无疑具有良好的应用前景。

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