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碳纤维物理*质分析

[日期:2013-04-13] 来源:  作者: [字体: ]

碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料。它不仅具有碳材料的固有本征特*,又兼备纺织纤维的柔软可加工*,是新一代增强纤维。作为高*能纤维的一种碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用从航天航空汽车电子机械化工轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等因此碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表为世人所瞩目

一、碳纤维*质

碳纤维是一种力学*能优异的新材料。他的比重不到钢的1/4,比铝还要轻,比强度是铁的20倍。同钛、钢、铝等金属材料相比,碳纤维在物理*能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点,可以称为新材料之王。因此,可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域。

由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量,因而可显著提高燃料效率采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的飞机以及卫星火箭等宇宙飞行器,噪音小,而且因质量小而动力消耗少,可节约大量燃料据报道,航天飞行器的质量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500kg

碳纤维除了具有一般碳素材料的特*:耐高温, 耐磨擦, 导电, 导热及耐腐蚀等, 其外形有显著的各向异*, 柔软, 可加工成各种织物, 又由于比重小, 沿纤维轴方向表现出很高的强度, 碳纤维增强环氧树脂复合材料, 其比强度、比模量综合指标, 在现有结构材料中是最高的。碳纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕,一般仅约为19, 拉力高达300kg/mm2。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异*能, 因此在旨度、刚度、重度、疲劳特*等有严格要求的领域在要求高温,化学稳定*高的场合,碳纤维复合材料具备不可替代的仇势。

碳纤维的物理*质如下:

(1)碳纤维的密度在1.5—2.0g/cm3之间,这除与原丝结构有关外,主要决定于炭化处理的温度。一般经过高温(3000)石墨化处理,密度可达2.0g/cm3

(2)碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同,它有各向异*的特点。平行于纤维方向是负值(-0.72×10-6-0.90×10-6 K-1),而垂直于纤维方向是正值(32×10-622×10-6 K-1)

(3)碳纤维的比热容一般为7.12×10-1KJ/(kg·K)。热导率随温度升高而下降。

(4)碳纤维的比电阻与纤维的类型有关,在25时,高模量为775ìÙ/cm,高强度碳纤维为1500ìÙ/cm。碳纤维的电动势为正值,而铝合金的电动势为负值。因此当碳纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀。

碳纤维的化学*质与碳相识,它除能被强氧化剂氧化外,对一般碱*是惰*的。在空气中,温度高于400时则出现明显的氧化,生成COCO2。在不接触空气和氧化剂时,碳纤维具有突出的耐热*能,与其他材料相比,碳纤维要温度高于1500时强度才开始下降,而其他材料的晶须*能也早已大大的下降。另外碳纤维还具有良好的耐低温*能,如在液氮温度下也不脆化,它还有耐油、抗辐*、抗放*、吸收有*气体和减速中子等特*。

1 不同种类碳纤维的力学*能

分类

拉伸强度/GPa

**模量/GPa

高强度碳纤维

2.94

196

高模量碳纤维

2.74

225

中模量碳纤维

1.96

372

耐火材料

0.26

392

碳质纤维

1.18

470

石墨纤维

0.98

98

二、卡本碳纤维*质

卡本碳纤维布是卡本研究所选用宇航级的聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维开发的专门用于建筑物结构加固的先进复合材料。分为高强度I级和高强度II级两类,*能超过国家标准。具有以下优点:

1、  外观均一整齐,表面干净,不夹杂杂物,无灰层和其它污染;

2、  无缺纬、脱纬,无断经现象,无破洞;

3、  纤维排列平直均匀,无歪斜、起皱现象;

4、  高强度、高**模量。

卡本碳纤维布安全*能指标:

*能项目

CFS-I-300

CFS-I-200

CFS-II-300

CFS-II-200

强度级别

高强I

高强I

高强II

高强II

克重(g/㎡)

300

200

300

200

理论厚度(mm

0.167

0.111

0.167

0.111

抗拉强度(MPa

国标安全指标

3400

3400

3000

3000

卡本测试数据

3647

3696

3202

3249

**模量(GPa

国标安全指标

240

240

210

210

卡本测试数据

241

241

213

213

伸长率

%

国标安全指标

1.70

1.70

1.50

1.50

卡本测试数据

1.70

1.70

1.51

1.51

卡本碳纤维布原材料力学指标:

纤维类别

*能项目

抗拉强度(MPa

**模量(GPa

伸长率(%

碳纤维

高强度I

4900

240

2.0

高强度II

4100

210

1.8

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三、联系卡本

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电 话:010-85820199 51393025  

传 真:010-51393026          邮 编:100025 

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