碳纤维是一种含碳高达90%以上的新兴材料,它”外柔内刚”, 强度高于钢,质量比铝轻,热膨胀系数小,导热率随温度的升高而下降,耐
骤冷、急热,摩擦系数小,自润滑性好,电性好,尺寸稳定性高,幢要的材料。随着社会的发展,如今它在民用工业中的应用也逐
渐增多,市场不断扩大,我们都知道碳纤维的重量很轻,那么到底有多轻呢?
碳纤维的密度为1.5~2.0g/cm^3 ,相当于钢材密度的四分- - ,铝材的二分之一, 是实现轻量化的材料。当然,如果只是重轻的话,塑料产品也能做到,并不能凸显出它的优势,它的之处在于不仅重轻,强度也非常大,常见的T300碳纤维,抗拉强度达到3000MPa ,是钢的四倍之多,塑料更是不能与之相比。代替金属使用于汽车、高铁、飞机中 ,对提升速度,减少燃料的使用以及环境的保护都有要意义。例如宝马i3 ,碳纤维材料使它的车身重比传统钢制车身减轻50% ,非常轻便;波音787以及空中客车A380也大量使用了碳纤维,达到减重的目的。另外，机械手，传动轴、 体育用品、 ，也能使用碳纤维减重。
碳纤维从发明到现在时间并不长,但却有了很多的应用，包括汽车制造、 航天航空、体育器材、、军事在内的多个领域都有使用到碳纤维,它的性能很优越，有重量亲、强度大、耐腐蚀、耐高温、、弹性模量大等优点，可以媲美金属材料,那么碳纤维是否能代替金属使用呢,看完下文你就知道了。
制造碳纤维,使用的是沥青纤维、粘胶纤维或酚醛纤维,将它们在高温中预氧化去除杂质,然后在更高的温度中进一步去除杂质。 终的到的碳纤维含碳量在95%左右。它继承了碳如金刚石般坚硬的的属性,又有着纤维柔软的特性,亦揉亦刚,不管加工成什么产品来使用,都有着其它材料难以匹敌的优势。
至于碳纤维是否能代替金属使用,是肯定的。以汽车为例来说一下吧,汽车刚生产出来的时候多是用金属,强度虽然够了,但重量太重，耗油大。塑料的生产技术成熟以后,人们用它代替一部分金属 使用在汽车上减重。这下重量是减轻了,但强度肯定有所下降。碳纤维的重量是钢材的四倍之多,量却只有它的四分之一, 不管是用在身、内饰、尾翼还是制动盘都可以,大大提高了汽车的性能。
碳纤维不是金属,但比起金属来-点也不差,仔细看看四周,说不定就能发现它的影子。碳纤维发明初期,价格非常贵，普通人难以消费的
起,随着经济的进步和的科技水平的提高,它的价格已经有所下降,说不定不久以后能大范围普及开来。
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来样加工碳纤维拍子的星河运动于2024/5/6 5:29:51发布
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