常用T300碳纤维的抗拉强度能够达到3500MP3，是刚的数倍，也要优于多数结构材料，同时还具备一些金属材料所没有的弯曲强度以及剪切强度，碳纤维材料的比强度和比衡量综合能标在现有结构材料中是z高的，是钢材，铝合金、镁合金的理想替代材料。
碳纤维与金属材料z大的不同在于，一般选定一种金属材料其强度z给定的，碳纤维是一种各向异性的结构材料，平行于纤维方向与垂直纤维方向性能不同，所以碳纤维材料能够通过的铺层设计，尽可能的发挥出性能的优势。例如常见的碳纤维板，不同的铺层角度所带来的性能也是不同的。
碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体组成,拥有可设计性强、强度高、重 星轻、热膨胀系数低等特点,可作为结构件或功能件使用,是一种新兴材料,下面就就来将碳纤维复合材料结构件与传统的金属构件性能比较一下。
1、比度比模量:碳纤维增强环氧树脂基复合材料的轻质高强性能为显著,其比强度比钢材高5倍,比铝合金高4倍,比模则是钢、铝的
4倍,这样性能优越的材料如果合理使用在结构构件中必然会有助于解决许多传统材料无法解决的难题。
2、耐疲劳性:通常金属材料疲劳强度极限是其拉伸强度的30% ~50% ,而碳纤维复合材料的疲劳强度极限为其拉伸强度的70%~ 80% ,说明在长期交变载荷条件下工作时,其构件的寿命高于传统材料构件。
3、阻尼减震性:受力结构的自振频率除了与形状有关外,还同结构材料的比模量平方根成正比,根据对比模的分析可知。碳纤维复合材料比金属有更高的自振频率,且其界面有较大的吸收振动的能力,因而材料的阻尼较高,这些特性都有利于提高复合材料结构的抗震性能。
4、破损安全性:研究表明,碳纤维复合材料的破坏需经历基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等-系列过程， 当少数增强纤维发生断裂时载荷又会通过基体的传递分散到其它完好的纤维上去,这些过程都能降低灾难性破坏突然发生的机率。而金属产生裂纹后损伤不断加重,外力并不能均匀分散。
碳纤维复合材料有质轻高强、耐化学腐蚀、耐摩擦、 韧性好、耐高温等优点,在很多领域都有应用,不过使用的的领域,还是行业航空、体育休闲和工业应用,分别占到4%、67%和29%。, 这篇文章,小编就来给大家讲讲碳纤维复合材料在这三个领域的应用。
航天航空领域:它是传统的应用市场,碳纤维早被开发的时候就是使用在这个方面的。航天航天飞机所用的碳纤维复合材料-般来说可以分为两类，一种是C/C复合材料,用在耐灼烧和高温的结构材料上,例如飞机翼尖,即使温度达到1000摄氏度,它也不会熔化;二是碳纤维增强树脂基复合材料,用来制造舱门、压力容器等。
体育休闲领域:冲浪板、尔夫球杆、网球拍、冰球杆、钓鱼竿、风筝杆,甚至是符合人体工程学的球鞋都能使用碳纤维材料。碳纤维运动用.品，质量及轻,使用不费力,良好的耐疲劳性让它长时间工作不变形,拉扯、或受到外力撞击也不会变形。
工业应用:它在这方面的应用有工业零件、汽车、船体部件。这里来说一下碳纤维汽车部件。 汽车的后视镜、内饰、车牌框、尾翼整个框架都能使用到碳纤维,比铝材还小的密度让汽车行驶受到的阻力小,比钢材还高出5倍的强度确保乘客的安全。
PAN基碳纤维具有高比强度、高比模量,它的耐高温、耐腐蚀性能良好,导电导热性好,是国际技术领域不可缺少的原料,被广泛应用于航空航天、军事、体育用品、等领域。 目前国际碳纤维已经发展到了T1000级别,由于技术垄断限制,我国T800碳纤维还尚处于实验室研制阶段。
我们就拿日本东丽公司生产的PAN基碳纤维为例,牌号为T300-3K、M40J-6K ，-般可简称为T300和M40J。经过科学的仪器检测, M40J的强度和模量比T300高约25%和60%。而断裂应变比T300低20% ,密度稍高于T300。M40J碳纤维的含碳量比T300的高,而含氮量低于T300碳纤维，
它的表面活性基团比T300碳纤维低,且有大量的长而浅的沟槽,而T300碳纤维虽然也有大量沟槽,但是相对来说短而深。
通过电子显微镜我们可以发现,两种碳纤维的断面形状都较规整,晶粒细密均匀,无裂纹、孔洞, T300近圆,而M40J部分呈现出形, T300有明显的皮芯结构,而M40J径向结构比较均匀,皮芯结构不明显,这是M40J此T300力学性能高的原因之一。
M40J和T300碳纤维的表面官能团主要为羟基、羰基 ,但是这两种碳纤维表面成分也有差异,它们的活性碳原子比例分别是0.540和0.204。M40J的表面活性比T300低,这是影响碳纤维复合材料宏观性能的原因之一。
从化学成分来看, M40J碳纤维含碳量在99.12% , T300的含碳量在93.68%左右,前者含氮量在0.074% ,后者含氮量约5.964%。此外都含有少的氢和氧。可以推断出M40J的终热处理温度比较高,大于2000°C ,微观结构比较稳定,有利于碳/碳材料复合过程中纤维强度的保持率和利用率。
以上信息由专业从事匹克球生产商的星河运动于2024/5/3 5:47:54发布
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