碳纤维复合材料-学生作业PPT

1、复合材料（Composite materialComposite material）CFRP-碳纤维复合材料（Carbon Fibre Reinforced Plastics）前言不同时期材料相对重要性不同时期材料相对重要性目录目录一CFRP简介二CFRP的特性三CFRP的加工与生产四CFRP的应用五CFRP种类CFRPCFRP简介：简介： 基体（matrix）：通常为聚合树脂，如环氧树脂（epoxy）。 增强相（reinforcing dispersed phase）：为连续或不连续的碳纤维。A . 颗粒增强 B . 短切原丝增强C . 单向复合D . 层压E . 织物加固F . 蜂巢复合结

2、构CFRP 的特性：1.密度小，比强度，比模量高2.设计上的先进性（各向异性）3.良好的抗疲劳特性4.高温性好5.破损安全性高6.易于大面积成型CFRP 的各向异性给设计带来较多的可选择性。CFRP 的铺层取向可以在很宽的范围进行调整，由于铺层的各向异性特征，可通过选择合适的铺层方向和层数来满足强度、刚度和各种特殊要求，以获得满足使用要求、具有最佳性能质量比的复合材料结构，这为结构的优化设计开阔了巨大的发展空间，是各向同性材料所无法比拟的。在CFRP 中存在着许许多多的碳纤维和树脂基体界面，这些大量的界面能够阻止裂纹的扩展，延迟疲劳破坏的发生。碳纤维-铝合金复合材料在400 高温下，强度和弹性

3、模量基本无变化。有的CFRP 具有很好的烧蚀性能。弹头和再入飞船可借助表面烧蚀材料保护自身并保持其内部温度正常。从力学的角度来看，CFRP 内部存在着的大量界面以及碳纤维本身承载的特点，使其成为典型的超静定体系。研究表明复合材料的破坏需经历基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等一系列过程，使用过程中，碳纤维复合材料构件即使过载而造成少量纤维断裂，其载荷也会通过基体的传递分散到其它完好的纤维上去，使整个构件不会在短时期内丧失承载能力，表现出较高的结构破损安全性。虽然在CFRP 的成形过程中，对其进行理论分析和机理预测比较困难，但是对于批量生产而言，当工艺流程文件确定后，CFRP 构件的制作比较简单

4、。许多方法可被用于CFRP 构件的成形，其中包括整体共固化成形，这种成形技术大大减少了零件和紧固件的数量，简化了生产工序，缩短了生产周期CFRP的加工与生产：1. MAKING CARBON FIBRE PAN基碳纤维 (市场上90%以上为该种碳纤维) 沥青基碳纤维（原理基本相同）2. 与基体材料进行复合 基体：环氧树脂Epoxy，聚酯（热固性CFRP） 基体：聚酰胺Nylon（热塑性CFRP） 碳纤维种类：UHM (ultra high modulus). 弹性模量 65400 ksi (450GPa).HM (high modulus). 弹性模量范围：51000-65400 ksi (3

5、50-450GPa).IM (intermediate modulus). 弹性模量范围：29000-51000 ksi (200-350GPa).HT (high tensile, low modulus). 抗张强度 436 ksi (3 GPa), 弹性模量 650 ksi (4.5GPa).抗张，抗拉性能CFRP的应用汽车航空航天军事武器装备建材生活耗材 A380 由于CFRP的明显减重以及在使用中不会因疲劳或腐蚀受损。从而大大减少了油耗和排放，燃油的经济性比其直接竞争机型要低13%左右，并降低了运营成本，座英里成本比目前效率最高飞机的低15%-20%，成为第一个每乘客每百公里耗油少于

6、三升的远程客机。 波音787 飞行速度接近音速（0.8 倍音速）第一款在主体结构上采用CFRP B-2隐型轰炸机 CFRP具有隐身的重要功能，如CF/PEEK 或 CF/PPS ，能有效地吸收雷达波。 B-2的机身基材采用了碳纤维改性的高分子吸波材料。PEEK(聚醚醚酮)是一种结晶性、不透明、浅茶灰色的芳香族系超耐热热塑性树脂美国B-2隐身轰炸机（机身基材） 多功能洲际弹道导弹SS-27 型“白杨-M” 碳纤维复合材料主要应用于导弹弹头、弹体箭体和发动机壳体的结构部件和卫星主体结构承力件上，耐烧蚀部件等重要防热材料 发动机喷管及大面积防热层均使用粘胶基碳纤维增强的酚醛复合材料。碳纤维种类 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使