碳纤维是一种力学性能优异的新材料.docx

碳纤维是一种力学性能优异的新材料他的比重不到钢的 1/4，比铝还要轻，比强度是铁的 20 倍同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、 线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王因此，可以应用于飞机制造等军工领域、风力 发电叶片等工业领域、GOLF球棒等体育休闲领域由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率采用碳纤维与塑料 制成的复合材料制造的飞机以及卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，而且因质量小而动力消 耗少，可节约大量燃料据报道，航天飞行器的质量每减少1kg,就可使运载火箭减轻500kg碳纤维除了具有一般碳素材料的特性：耐高温, 耐磨擦, 导电, 导热及耐腐蚀等, 其外形有显 著的各向异性, 柔软, 可加工成各种织物, 又由于比重小, 沿纤维轴方向表现出很高的强度 , 碳纤维增强环氧树脂复合材料, 其比强度、比模量综合指标, 在现有结构材料中是最高的碳 纤维还具有极好的纤度〔纤度的表示法之一是9000米长纤维的克数〕，一般仅约为19克, 拉 力高达300kg/mm2目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多一系列的优异性能，因 此在旨度、刚度、重度、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温，化学稳定性高的场合， 碳纤维复合材料具备不可替代的仇势。

碳纤维的物理性质如下：(1)碳纤维的密度在 1.5—2.0g/cm3 之间，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温 度一般经过高温(3000°C)石墨化处理，密度可达2.0g/cm32)碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点平行于纤维方向是负值(-0.72X10-6 〜-0.90X10-6 K-1)，而垂直于纤维方向是正值(32X10-6 〜22X10-6 K-1)⑶碳纤维的比热容一般为7.12X10-1KJ/(kg・K)热导率随温度升高而下降⑷碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25C时，高模量为7751 U/cm，高强度碳纤维为1500 iU/cm碳纤维的电动势为正值，而铝合金的电动势为负值因此当碳纤维复合材料与铝合 金组合应用时会发生化学腐蚀碳纤维的物理性质如下：碳纤维的化学性质与碳相识，它除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的在空气中， 温度高于400C时则出现明显的氧化，生成CO与CO2在不接触空气和氧化剂时，碳纤维具 有突出的耐热性能，与其他材料相比，碳纤维要温度高于1500 C时强度才开始下降，而其他 材料的晶须性能也早已大大的下降另外碳纤维还具有良好的耐低温性能，如在液氮温度下 也不脆化，它还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。

表 1 不同种类碳纤维的力学性能表1不同种类碗纤维的力学性能分类拉伸强度/'GP江弹性模量/倂辻高强度炭纤维2. 94196高模量碟弄维2. 74'225中模量碳纤维1. 96,372'耐火材料0. 26'.392：碟质纤维.1. 18470石墨纤维’ 0. 9898。