碳纖維增強復(fù)合材料概述(存儲版)
【正文】 2. 碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)點[2]碳纖維復(fù)合材料與金屬材料或其他工程材料相比，具有以下許多優(yōu)良的性能： 1）比強度和比模量高 高強度碳纖維環(huán)氧基復(fù)合材料（單向） 的比強度是鋼SAE1010 （冷軋） 的近20 倍，是鋁 6061T6的近 10 倍；其比模量則超過這些鋼和鋁材的3倍。4）良好的耐疲勞性能 層壓的 CFRP 對疲勞裂紋擴張有“抑制”作用，這是因為當(dāng)裂紋由表面向內(nèi)層擴展時，到達(dá)某一纖維取向的層面時， 會使裂紋擴展在該層面內(nèi)呈現(xiàn)斷裂發(fā)散，這種特性使得 CFRP的疲勞強度大為提高。此外,由美國陸軍負(fù)責(zé)開發(fā)的一種新型超高速導(dǎo)彈系統(tǒng)中的小型動能導(dǎo)彈( CKEM) ,其殼體采用了T1000 碳纖維/ 環(huán)氧復(fù)合材料, 使發(fā)動機的質(zhì)量比達(dá)到0. 82。目前空間用復(fù)合材料基體主要采用環(huán)氧樹脂。 在管理體制上也存在如下一些問題： 1）碳纖維是多學(xué)科和多技術(shù)集成的高新技術(shù)產(chǎn)品，國家在項目組織、管理、實施和政策扶持等上應(yīng)起主導(dǎo)作用，但多年來這種局面尚未形成，國家總體上的規(guī)劃和領(lǐng)導(dǎo)以及集中調(diào)控作用不夠，基礎(chǔ)研究、技術(shù)攻關(guān)、中試生產(chǎn)、工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用開發(fā)之間缺乏有機聯(lián)系，因而無論從規(guī)模和質(zhì)量上，與國外水平的差距越拉越大。有關(guān)碳纖維裝備技術(shù)研發(fā)工作長期沒有得到相應(yīng)的重視。 2）建立符合中國市場特征的自主生產(chǎn)的碳纖維產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量評價體系， 科學(xué)論證產(chǎn)品和技術(shù)的質(zhì)量定位， 以終端復(fù)合材料的應(yīng)用來評價碳纖維的質(zhì)量。 7）實現(xiàn)主要生產(chǎn)設(shè)備國產(chǎn)化，重點是大規(guī)格的反應(yīng)釜、預(yù)氧化爐、碳化爐、收絲機、尾氣焚燒爐及高溫碳化爐等設(shè)備的國產(chǎn)化，耐高溫（≥1 800 ℃） 、大尺寸（≥1 500 mm1 000 mm10 mm）石墨等輔助材料的國產(chǎn)化。5. 結(jié)語在固體火箭發(fā)動機領(lǐng)域, 先進(jìn)復(fù)合材料起著重要的、無與倫比的作用。既糾結(jié)了自己，又打擾了別人。學(xué)習(xí)參考。用一些事情，總會看清一些人。跟蹤國外的先進(jìn)經(jīng)驗，研究和發(fā)展復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的新概念、新方法，推進(jìn)結(jié)構(gòu)整體化設(shè)計和制造技術(shù)。 特別是重點發(fā)展前驅(qū)體原絲入廠檢驗和驗收標(biāo)準(zhǔn)、 碳化過程的工藝參數(shù)優(yōu)化和質(zhì)量保證體系，保證批量生產(chǎn)的性能和質(zhì)量穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上形成年產(chǎn)能達(dá)千 t 規(guī)模的高性能碳纖維生產(chǎn)基地。 針對碳纖維產(chǎn)業(yè)存在的問題，提出建議如下： 1）建立以市場需求為動力的機制。碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅需要產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合，而且更需要產(chǎn)、學(xué)、研、用有機地相結(jié)合，但在現(xiàn)有體制下產(chǎn)、學(xué)、研、用這個有機體系尚未真正建立，因而阻礙了國內(nèi)碳纖維產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。從技術(shù)上看，造成上述問題的主要原因是基礎(chǔ)研究工作薄弱， 造成生產(chǎn)碳纖維的 pan 基原絲質(zhì)量不高。美國在 1975年開始了輕質(zhì)復(fù)合材料氣瓶及儲箱研制, 采用S玻纖/環(huán)氧、 Kevlar/環(huán)氧纏繞復(fù)合材料。 三叉戟 ( D5)第一、二級固體發(fā)動機殼體采用碳/環(huán)氧制作,其性能較凱芙拉/環(huán)氧提高 30% 。 復(fù)合材料的這種性能可剪裁性， 不僅可提高材料的使用效率， 而且有助于從材料到結(jié)構(gòu)的設(shè)計和制造實行一體化，既簡化了制造程序，又降低了制造成本。隨著碳纖維生產(chǎn)規(guī)模的擴大和生產(chǎn)成本的逐步下降, 在增強混凝土、 新型取暖裝置、 新型電極材料乃至日常生活用品中的應(yīng)用也必將迅速擴大。通過碳化工藝，使纖維中的氫、氧等元素得以排出，成為一種接近純碳的材料，含碳量一般都在 90%以上，而本身質(zhì)量卻大為減輕； 由于碳化過程中對纖維進(jìn)行了沿軸向的預(yù)拉伸處理，使得分子沿軸向進(jìn)行取向排列，因而碳纖維軸向拉伸強度大大提高，成為一種輕質(zhì)、高強度、高模量、化學(xué)性能穩(wěn)定的高性能纖維材料。.. . .
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