碳纖維復合材料-學生作業(yè)PPT

1、復合材料（Composite materialComposite material）CFRP-碳纖維復合材料（Carbon Fibre Reinforced Plastics）前言不同時期材料相對重要性不同時期材料相對重要性目錄目錄一CFRP簡介二CFRP的特性三CFRP的加工與生產(chǎn)四CFRP的應用五CFRP種類CFRPCFRP簡介：簡介： 基體（matrix）：通常為聚合樹脂，如環(huán)氧樹脂（epoxy）。 增強相（reinforcing dispersed phase）：為連續(xù)或不連續(xù)的碳纖維。A . 顆粒增強 B . 短切原絲增強C . 單向復合D . 層壓E . 織物加固F . 蜂巢復合結

2、構CFRP 的特性：1.密度小，比強度，比模量高2.設計上的先進性（各向異性）3.良好的抗疲勞特性4.高溫性好5.破損安全性高6.易于大面積成型CFRP 的各向異性給設計帶來較多的可選擇性。CFRP 的鋪層取向可以在很寬的范圍進行調整，由于鋪層的各向異性特征，可通過選擇合適的鋪層方向和層數(shù)來滿足強度、剛度和各種特殊要求，以獲得滿足使用要求、具有最佳性能質量比的復合材料結構，這為結構的優(yōu)化設計開闊了巨大的發(fā)展空間，是各向同性材料所無法比擬的。在CFRP 中存在著許許多多的碳纖維和樹脂基體界面，這些大量的界面能夠阻止裂紋的擴展，延遲疲勞破壞的發(fā)生。碳纖維-鋁合金復合材料在400 高溫下，強度和彈性

3、模量基本無變化。有的CFRP 具有很好的燒蝕性能。彈頭和再入飛船可借助表面燒蝕材料保護自身并保持其內部溫度正常。從力學的角度來看，CFRP 內部存在著的大量界面以及碳纖維本身承載的特點，使其成為典型的超靜定體系。研究表明復合材料的破壞需經(jīng)歷基體損傷、開裂、界面脫粘、纖維斷裂等一系列過程，使用過程中，碳纖維復合材料構件即使過載而造成少量纖維斷裂，其載荷也會通過基體的傳遞分散到其它完好的纖維上去，使整個構件不會在短時期內喪失承載能力，表現(xiàn)出較高的結構破損安全性。雖然在CFRP 的成形過程中，對其進行理論分析和機理預測比較困難，但是對于批量生產(chǎn)而言，當工藝流程文件確定后，CFRP 構件的制作比較簡單

4、。許多方法可被用于CFRP 構件的成形，其中包括整體共固化成形，這種成形技術大大減少了零件和緊固件的數(shù)量，簡化了生產(chǎn)工序，縮短了生產(chǎn)周期CFRP的加工與生產(chǎn)：1. MAKING CARBON FIBRE PAN基碳纖維 (市場上90%以上為該種碳纖維) 瀝青基碳纖維（原理基本相同）2. 與基體材料進行復合 基體：環(huán)氧樹脂Epoxy，聚酯（熱固性CFRP） 基體：聚酰胺Nylon（熱塑性CFRP） 碳纖維種類：UHM (ultra high modulus). 彈性模量 65400 ksi (450GPa).HM (high modulus). 彈性模量范圍：51000-65400 ksi (3

5、50-450GPa).IM (intermediate modulus). 彈性模量范圍：29000-51000 ksi (200-350GPa).HT (high tensile, low modulus). 抗張強度 436 ksi (3 GPa), 彈性模量 650 ksi (4.5GPa).抗張，抗拉性能CFRP的應用汽車航空航天軍事武器裝備建材生活耗材 A380 由于CFRP的明顯減重以及在使用中不會因疲勞或腐蝕受損。從而大大減少了油耗和排放，燃油的經(jīng)濟性比其直接競爭機型要低13%左右，并降低了運營成本，座英里成本比目前效率最高飛機的低15%-20%，成為第一個每乘客每百公里耗油少于

6、三升的遠程客機。 波音787 飛行速度接近音速（0.8 倍音速）第一款在主體結構上采用CFRP B-2隱型轟炸機 CFRP具有隱身的重要功能，如CF/PEEK 或 CF/PPS ，能有效地吸收雷達波。 B-2的機身基材采用了碳纖維改性的高分子吸波材料。PEEK(聚醚醚酮)是一種結晶性、不透明、淺茶灰色的芳香族系超耐熱熱塑性樹脂美國B-2隱身轟炸機（機身基材） 多功能洲際彈道導彈SS-27 型“白楊-M” 碳纖維復合材料主要應用于導彈彈頭、彈體箭體和發(fā)動機殼體的結構部件和衛(wèi)星主體結構承力件上，耐燒蝕部件等重要防熱材料 發(fā)動機噴管及大面積防熱層均使用粘膠基碳纖維增強的酚醛復合材料。碳纖維種類 T300 碳纖維/樹脂基復合材料已經(jīng)在飛行器上廣泛作為結構材料使