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碳纖維復(fù)合材料性能及影響因素

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2019-12-31 13:34

1 碳纖維復(fù)合材料性能

 

PAN基碳纖維按照力學(xué)性能可以分為標(biāo)準(zhǔn)模量碳纖維(T300、T700等)、高強(qiáng)中模碳纖維(T800、T1000等)、高模碳纖維(M35J、M40J等)和超高模量碳纖維(M55J、M60J等),其中超高模量碳纖維是指拉伸強(qiáng)度高于500GPa的碳纖維。

 

碳纖維類型不同,其增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)性能也不同,碳纖維/環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料主體性能與金屬對(duì)比如下表所示。無論何種類型碳纖維,對(duì)環(huán)氧樹脂基體進(jìn)行增強(qiáng)后,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度性能均具有一定的優(yōu)勢(shì)。

碳纖維復(fù)合材料性能及影響因素
 

 

金屬鋼拉伸模量達(dá)到210GPa,而超高模量碳纖維由于模量高,因此增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸模量要顯著高于金屬鋼,因此超高模量碳纖維復(fù)合材料剛度優(yōu)勢(shì)明顯。此外,碳纖維復(fù)合材料另一明顯優(yōu)勢(shì)在于材料體密度小,具有輕質(zhì)高強(qiáng)特點(diǎn)。

 

2 碳纖維復(fù)合材料性能影響因素

 

由于碳纖維復(fù)合材料為各向異性材料,因此其力學(xué)性能除了取決于方向之外,還有其他多種影響因素:
    ◆ 碳纖維和樹脂的類型
    ◆ 碳纖維與樹脂的比例(纖維含量,纖維體積等)
    ◆ 碳纖維形式 - 單向,織物,編織,短切纖維
    ◆ 碳纖維取向 - 纖維鋪層設(shè)計(jì)
    ◆ 質(zhì)量 - 纖維分布均勻,空隙等

 

雖然碳纖維復(fù)合材料性能影響因素較多,但是碳纖維復(fù)合材料較之金屬材料卻有著無法比擬的優(yōu)勢(shì),因?yàn)槭褂锰祭w維和樹脂基體可以針對(duì)應(yīng)用特性來進(jìn)行專業(yè)化定制設(shè)計(jì),如可以依據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的強(qiáng)度、剛度,或者熱膨脹系數(shù)等性能,通過碳纖維類型、纖維含量、纖維取向等設(shè)計(jì),改變材料結(jié)構(gòu)并獲得理想性能,而金屬材料可以改變的只有金屬的等級(jí)、厚度或形狀。

 

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來源:Internet

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