碳纖維材料是否能夠作為金屬部件的加強材料

時間 2021-08-30 09:11:24

1樓:接受事物較緩

複合材料是指兩種或兩種以上的材料復合而成的固體材料。可以是層的復合,也可一是混合的那種形式的復合。通常基體材料由強度較低、韌性較好的材料充當,如橡膠、塑料、金屬。

增強材料由高強度材料充當,如碳纖維或金屬纖維。現在機械工業上運用最廣的是樹脂基纖維複合材料

碳纖維增強金屬複合材料集合了碳纖維和金屬的力學效能及物理效能,疲勞強度、韌性、耐磨性等均比其基體金屬有所提高,如你所說,可以做軸承或齒輪等等。但機械設計要考慮的不僅僅是裝置具有高的強度,還要考慮成本,成本是大的因素。不能盲目的追求高品質而不考慮成本,這樣可能造成效能綜合指標上公升很少,而成本上公升好幾倍。

對於你說的軍事陶瓷,不太了解。但是碳纖維增強陶瓷的複合材料是有的。碳纖維可以增加材料的比強度,也就是說質量更輕,力學效能更好的意思。

這樣會是裝置更輕,減少動力消耗。碳纖維還可以增強材料韌性,這是很關鍵的,例如陶瓷材料,優點很多很多,但脆性大是其致命缺點,也限制了他的應用範圍,加入碳纖維就可能解決這一問題。

我想既然你問碳纖維,你會對他有一定了解,加入碳纖維,就會使材料多了一些碳纖維材料這種材料的優點。這也是複合材料的研究方向之一。

碳纖維是什麼材料組成的?

2樓:景田不是百歲山

碳纖維由碳元素組成的一種特種纖維。具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物,由於其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向,因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小,因此比強度和比模量高。

碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合,製造先進複合材料。碳纖維增強環氧樹脂複合材料,其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。

3樓:炎舞南冬

碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不鏽鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電,具有許多寶貴的電學、熱學和力學效能的新型材料。用碳纖維與塑料製成的複合材料所做的飛機不但輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音小;用碳纖維制電子計算機的磁碟,能提高計算機的儲存量和運算速度;用碳纖維增強塑料來製造衛星和火箭等宇宙飛行器,機械強度高,質量小,可節約大量的燃料。

2023年發生在南聯盟科索沃的戰爭中,北約使用石墨炸彈破壞了南聯盟大部分電力**,其原理就是產生了覆蓋大範圍地區的碳纖維雲,這些導電性纖維使供電系統短路。

目前,人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維,只能採用一些含碳的有機纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)做原料,將有機纖維跟塑料樹脂結合在一起,放在稀有氣體的氣氛中,在一定壓強下強熱炭化而成

碳纖維是纖維狀的碳材料,其化學組成中含碳量在90%以上。由於碳的單質在高溫下不能熔化(在3800k以上昇華),而在各種溶劑中都不溶解,所以迄今無法用碳的單質來製碳纖維。

碳纖維可通過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來製取。上前世界上產生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的。其產生的步驟為a預氧化:

在空氣中加熱,維持在200-300度數十至數百分鐘。預氧化的目的為使聚丙烯腈的線型分子鏈轉化為耐熱的梯型結構,以使其在高溫碳化時不熔不燃而保持纖維狀態。b碳化:

在惰性氣氛中加熱至1200-1600度,維持數分至數十分鐘,就可生成產品碳纖維;所用的惰性氣體可以是高純的氮氣、氬氣或氦氣,但一般多用高純氮氣。c石墨化:再在惰性氣氛(一般為高純氬氣)加熱至2000-3000度,維持數秒至數十秒鐘;這樣生成的碳纖維也稱石墨纖維。

碳纖維有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000公尺長的纖維的克數),一般僅約為19克;拉力高達300kg/mm2;還有耐高溫、耐腐蝕、導電、傳熱、彭脹係數小等一系列優異效能。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那麼多的優異效能。

目前,碳纖維主要是製成碳纖維增強塑料來應用。這種增強塑料比鋼、玻璃鋼更優越,用途非常廣泛,如製造火箭、宇宙飛船等重要材料;製造噴氣式發動機;製造耐腐蝕化工裝置等。

碳纖維carbon fibre

含碳量高於90%的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,無蠕變,耐疲勞性好,比熱及導電性介於非金屬和金屬之間,熱膨脹係數小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,x射線透過性好。

但其耐衝擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發生氧化,與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理

碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化制得;按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維;按力學效能分為通用型和高效能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕(mpa)、模量為100gpa左右。高效能型碳纖維又分為高強型(強度2000mpa、模量250gpa)和高模型(模量300gpa以上)。

強度大於4000mpa的又稱為超高強型;模量大於450gpa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展,還出現了高強高伸型碳纖維,其延伸率大於2%。用量最大的是聚丙烯腈基碳纖維。

碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成複合材料。碳纖維增強的複合材料可用作飛機結構材料、電磁遮蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機械人、汽車板簧和驅動軸等。

碳纖維材料的缺點

4樓:匿名使用者

缺點有以下三種:

1、碳纖維材料對人力成本的需求大。

2、碳纖維材料的加工生產效率不高。

3、碳纖維材料加工時需要進行複雜的應力計算。

碳纖維(carbon fiber,簡稱cf),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維「外柔內剛」,質量比金屬鋁輕,但強度卻高於鋼鐵,並且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。

它不僅具有碳材料的固有本徵特性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。

參考材料:

5樓:霽雨若初

1、碳纖維材料加工時需要進行複雜的應力計算。

因為碳纖維複合材料雖然拉伸強度強,但剪斷強度弱,所以在計算應力方面需要付出更多精力。

2、碳纖維材料的加工生產效率不高。

加工碳纖維時需要額外的工藝過程,增加了勞動力和成本,並且要求操作人員有較高的技術水平,所以生產效率不高。

3、碳纖維材料對人力成本的需求大。

因為對碳纖維的應用屬於勞動密集型生產,製品質量由工人技術熟練程度決定;加之手糊用樹脂分子量低,通常可能較分子量高的樹脂有害於人的健康和安全。

拓展資料:

碳纖維(carbon fiber,簡稱cf),是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維「外柔內剛」,質量比金屬鋁輕,但強度卻高於鋼鐵,並且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方面都是重要材料。

6樓:匿名使用者

現面以結構加固用的碳纖維布為例說明碳纖維的效能:

碳纖維布加固技術是利用碳素纖維布和專用結構膠對建築構件進行加固處理,該技術採用的碳素纖維布強度是普通二級鋼的10倍左右。具有強度高、重量輕、耐腐蝕性和耐久性強等優點。厚度僅為2mm左右,基本上不增加構件截面,能保證碳素纖維布與原構件共同工作。

1、碳纖維介紹

碳纖維根據原料及生產方式的不同,主要分為聚丙烯腈(pan)基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產品包括pan基碳纖維(高強度型)及瀝青基碳纖維(高彈性型)。

2、環氧樹脂

不同型別的樹脂還可以保證其對砼具有良好的滲透作用,例如底塗樹脂;以及對碳纖維片與砼結構的粘接作用,例如環氧粘結樹脂等。

(1)環氧樹脂簡介

僅僅依靠碳纖維片本身並不能充分發揮其強大的力學特性及優越的耐久性能,只有通過環氧樹脂將碳纖維片粘附於鋼筋混凝土結構表面並與之緊密地結合在一起形成整體共同工作,才能達到補強的目的。因此,環氧樹脂的效能是重要的關鍵之一。環氧樹脂因型別不同而有不同的效能,適應於各個部位的不同要求。

例如底塗樹脂對混凝土具有良好的滲透作用,能滲入到混凝土內一定深度;貼上碳纖維片的環氧樹脂易於"透"過碳纖維片,有很強的粘結力。依使用溫度的不同,樹脂還分為夏用及冬用類樹脂。

2、碳纖維材料與其他加固材料對比

(1)抗拉強度:碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。

(2)彈性模量:碳纖維複合材料的拉伸彈性模量高於鋼材,但芳綸和玻璃纖維複合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。

(3) 疲勞強度:碳纖維和芳綸纖維複合材料的疲勞強度高於高強綱絲。金屬材料在交變應力作用下,疲勞極限僅為靜荷強度的30%~40%。

由於纖維與基體復合可緩和裂紋擴充套件,以及存在纖維內力再分配的可能性,複合材料的疲勞極限較高,約為靜荷強度的70%~80%,並在破壞前有變形顯著的徵兆。

(4)重量:約為鋼材的五分之一。

(5)與碳纖維板的比較:碳纖維片材可以貼上在各種形狀的結構表面,而板材更適用於規則構件表面。此外,由於貼上板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大,與混凝土介面的粘接強度不如片材。

7樓:蘇州挪恩複材

1、碳纖維複合材料成本較高。雖然相較傳統的金屬材料具備很多優勢,但過高的**,也阻礙了碳纖維複合材料的大範圍普及應用。

2、生產效率不高。目前很多碳纖維製品還需人工手糊成型,成型效果全靠工人的熟練度,與批量化製品相比,生產效率沒有優勢。

3、由於碳纖維複合材料的特殊材料特性—剪斷強度弱,在生產加工時,需要進行應力計算。

8樓:sh上海泰晟電子

碳纖維材料的加工生產效率較低。 碳纖維材料加工時需要進行複雜的應力計算。 碳纖維材料的不透光。——上海泰晟

9樓:匿名使用者

1.碳纖維複合材料雖然拉伸強度強,但剪斷強度弱,加工時需要進行複雜的應力計算。

2.它放置在陽光下時會逐漸變白。

3.遮蔽率差。

碳纖維屬於複合材料嗎,碳纖維是否是複合材料

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請問碳纖維複合材料如何粘接,碳纖維複合材料和金屬用什麼膠連線比較好啊?

你那個是碳纖維複合材料的板塊粘接還是想用膠水把材料復合起來?如果是粘接,可以試試jeaobond ep 5240和jeaobond ep 5260 這兩款膠都是用於碳纖維複合材料的結構粘接的,目前在汽配等行業使用 碳纖維複合材料和金屬用什麼膠連線比較好啊? 環氧樹脂就行,就是比較脆,韌性差。 環氧類...