碳纤维制品的三大优势

2017-03-06 17:53:13

硬度和强度的优势:

抗拉强度:碳纤维制品的抗拉强度约为钢材的10倍。

疲劳强度高:碳纤维制品的结构稳定,制成的复合材料,经应力疲劳数百万次的循环试验后,其强度保留率仍有60%,而钢材为40%,铝材为30%,而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数,碳纤维制品复合材料为最低。

弹性模量:碳纤维制品复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。

疲劳强度:碳纤维制品和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。

物理性质的优势:

重量:约为钢材的五分之一。

碳纤维制品板的比较:碳纤维制品片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如片材。

导热性好:通常无机和有机材料的导热性均较差,但碳纤维制品的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。

 热膨胀系数小:绝大多数碳纤维制品本身的热膨胀系数,室内为负数(-0.5~-1.6)×10-6/K,在200~400℃时为零,在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定,可作为标准衡器具。 突出的阻尼与优良的透声纳利用这二种特点可作为潜艇的结构材料,如潜艇的声纳导流罩等。

 耐磨性好:碳纤维制品与金属对磨时,很少磨损,用碳纤维制品来取代石棉制成高级的摩檫材料,已作为飞机和汽车的刹车片材料。

耐高温性能好:碳纤维制品在400℃以下性能非常稳定,甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性,树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右,陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维制品本身匹配。因此碳纤维制品复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。

高X射线透射率:此特点已经在医疗器材中得到应用。

 化学性质的优势:

耐化学腐蚀性好:从碳纤维制品的成分可以看出,它几乎是纯碳,而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外,对酸、碱和有机化学药品都很稳定,可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究,随着今后碳纤维制品的价格不断降低,其应用范围会越来越广。


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